Configurar e solucionar problemas de um servidor DHCP no roteador Cisco IOS XE SDWAN

Introdução

Este documento descreve como configurar e solucionar problemas de um servidor DHCP em um roteador Cisco SD-WAN IOS® XE.

Pré-requisitos

Requisitos

A Cisco recomenda que você tenha conhecimento destes tópicos:

• Rede de longa distância definida por software da Cisco (SD-WAN)
• Interface de linha de comando (CLI) do Cisco SD-WAN IOS XE
• Analisador de pacotes
• DHCP básico

Componentes Utilizados

Este documento é baseado nestas versões de software e hardware:

• Roteador c8000v 17.9.4
• vManage 20.9.4

As informações neste documento foram criadas a partir de dispositivos em um ambiente de laboratório específico. Todos os dispositivos utilizados neste documento foram iniciados com uma configuração (padrão) inicial. Se a rede estiver ativa, certifique-se de que você entenda o impacto potencial de qualquer comando.

Informações de Apoio

Esta seção contém uma explicação dos conceitos básicos e do processo que o Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) usa para atribuir um endereço IP válido aos clientes.

Mensagem	Descrição
Descoberta de DHCP	Quando um novo dispositivo ingressa em uma rede ou precisa renovar seu aluguel de endereço IP, ele envia uma mensagem DHCP Discover. Essa mensagem é geralmente transmitida no segmento de rede local para descobrir os servidores DHCP disponíveis.
Oferta DHCP	Os servidores DHCP na rede recebem a mensagem DHCP Discover (Descobrir DHCP) e respondem com uma oferta DHCP. Nessa oferta, eles propõem um endereço IP disponível e outras definições de configuração de rede para o dispositivo solicitante.
Solicitação DHCP	O dispositivo solicitante escolhe um dos endereços IP oferecidos e envia uma mensagem de solicitação DHCP ao servidor DHCP escolhido. Esta mensagem confirma a solicitação do dispositivo para o endereço IP oferecido e as definições de configuração.
Confirmação de DHCP	O servidor DHCP que obtém a mensagem de solicitação DHCP responde com uma confirmação DHCP (ACK). Este ACK confirma a solicitação e confirma que o dispositivo pode usar o endereço IP oferecido e a configuração de rede associada.
Atribuição de endereço IP:	Quando há o DHCP ACK, o dispositivo configura sua interface de rede com o endereço IP fornecido e outros parâmetros de configuração. Agora ele tem um endereço IP válido e pode se comunicar na rede.
Duração da concessão	O servidor DHCP atribui uma duração de aluguel ao endereço IP. Esse aluguel especifica por quanto tempo o dispositivo pode usar o endereço IP. O dispositivo deve renovar o aluguel antes de expirar se quiser manter o mesmo endereço IP.
Renovação de leasing	Periodicamente, o dispositivo inicia uma renovação de aluguel, ele envia uma solicitação DHCP ao servidor DHCP que inicialmente atribuiu o endereço IP. Se o servidor aprovar a renovação, ele enviará um DHCP ACK e o aluguel do dispositivo será estendido.
Tempo de concessão padrão	É o tempo padrão que um dispositivo tem permissão para usar seu endereço IP atribuído antes de renová-lo ou solicitar uma extensão para sua alocação de endereço IP; esse valor é de 86400 segundos.
Expiração do leasing	Se o dispositivo não renovar seu aluguel ou se desconectar da rede, o servidor DHCP recuperará o endereço IP alugado. Isso torna o endereço disponível para outros dispositivos usarem.

Em resumo, o DHCP executa um processo em que um dispositivo cliente envia uma solicitação por broadcast. Os servidores DHCP respondem com ofertas, o dispositivo seleciona uma oferta e o servidor DHCP confirma a solicitação. É assim que a atribuição de um endereço IP funciona. A duração do aluguel garante que os endereços IP sejam gerenciados com eficiência e os recupera quando não estiverem mais em uso.

Configurar

Um dos casos de uso mais comuns é quando o roteador atua como um gateway para fornecer serviço de Internet aos usuários em uma filial usando o recurso DIA e, em seguida, precisa obter um endereço IP de um segmento de rede específico fornecido.

Diagrama de Rede

Configurações

Este guia considera que o roteador já possui a configuração integrada em um Cisco vManage com conexões de controle formadas e já possui um modelo de dispositivo anexado com um serviço VPN configurado. O escopo deste documento abrange a adição da configuração de DHCP para fornecer a atribuição de IP dinâmico.

Configurar o servidor DHCP em um roteador Cisco IOS XE SD-WAN através do modelo vManage

Etapa 1. No vManage, navegue até Configuration > Templates.

Etapa 2. Navegue até Feature Templates > Add Template e escolha o modelo correto; C8000v para este exemplo.

Etapa 3. Nos outros modelos, escolha Cisco DHCP Server.

Etapa 4. Adicione um Nome e Descrição.

Etapa 5. Configure os parâmetros do servidor DHCP, como os listados aqui, e salve as alterações.

• Pool de Endereços: Pool de endereços atribuíveis.
• Excluir Endereços: Endereços que você não deseja que sejam atribuídos.
• Tempo de concessão (segundos): quantidade de tempo que esse endereço IP pode ser concedido.
• Gateway padrão: o endereço IP que os clientes DHCP percebem como o gateway padrão.

Etapa 6. Navegue até Device Templates, Edite o modelo de dispositivo existente ou crie um novo e navegue até o Service VPN opção.

Passo 7. Navegue até Add VPN, clique em Create VPN Templatee adicione os valores do serviço VPN.

Etapa 8. Adicionar um Cisco VPN Interface Ethernet, na lista suspensa, escolha Create Template, adicione os valores básicos, como os listados aqui, e salve as alterações.

• Desligar: Coloque-o em não para ligar a interface.
• Nome da interface: escolha a interface a ser escolhida como o gateway padrão dos clientes DHCP.
• Descrição: A descrição dessa interface.
• Endereço IPv4 dinâmico/estático: escolha o endereço IP da interface.
• Endereço IPv4/comprimento do prefixo: escolha o endereço IP e o comprimento do prefixo.

Etapa 9. Escolha Sub-Templates e Cisco DHCP Server; na lista suspensa, escolha o modelo anterior criado e clique em Add.

Etapa 10. Crie o modelo ou salve as alterações e, em Modelos de dispositivo, escolha o Modelo de dispositivo correto e escolha Anexar dispositivos.

Etapa 11. Escolha o dispositivo correto e clique em Attach.

Etapa 12. Adicione as informações solicitadas e clique em Avançar.

Etapa 13. Clique no dispositivo e em Config diff.

Etapa 14. Verificar a configuração.

Etapa 15. Clique em Configurar dispositivos e aguarde a conclusão da tarefa.

Configurar o servidor DHCP em um roteador Cisco IOS XE SD-WAN via CLI

Etapa 1. Navegue até o modo de configuração.

cEdge#config-transaction 

admin connected from 127.0.0.1 using console on Router 
cEdge(config)#

Etapa 2. Configure o DHCP Pool, atribua os valores listados aqui e salve as alterações.

• Name: (Nome:) Nomeie seu pool DHCP.
• VRF: Adicione o VRF de serviço.
• Rede: Configure uma rede com os endereços a serem atribuídos.
• Roteador padrão: defina o gateway padrão para os clientes DHCP.
• Servidor DNS: especifique o servidor DNS.

cEdge(config)# ip dhcp pool CISCO 
cEdge(dhcp-config)# vrf 40 
cEdge(dhcp-config)# network 10.4.5.0 255.255.255.0 
cEdge(dhcp-config)# default-router 10.4.5.1 
cEdge(dhcp-config)# dns-server 8.8.8.8 
cEdge(dhcp-config)# commit

Etapa 3. Configure o endereço IP do gateway padrão dos clientes DHCP na interface e salve as alterações.

cEdge(config)# interface GigabitEthernet2 
cEdge(config-if)# ip address 10.4.5.1 255.255.255.0 
cEdge(config-if)# no shut 
cEdge(config-if)# commit 

Verificar

Verifique as informações relacionadas ao pool configurado com o comando show ip dhcp pool  comando.

cEdge#show ip dhcp pool CISCO 

Pool CISCO : 
Utilization mark (high/low) : 100 / 0 
Subnet size (first/next) : 0 / 0 
Total addresses : 254 
Leased addresses : 77 
Excluded addresses : 86 
Pending event : none 
1 subnet is currently in the pool : 
Current index IP address range Leased/Excluded/Total 
10.4.5.1 10.4.5.1 - 10.4.5.254 77 / 86 / 254 
cEdge#

Verificar todos os endereços atribuídos com show ip dhcp binding  comando.

cEdge#show ip dhcp binding 
Bindings from all pools not associated with VRF: 
IP address Client-ID/ Lease expiration Type State Interface 
Hardware address/ 
User name 
--- Output omitted ---

10.4.5.5 c08f.2073.8a83 Oct 3 2023 06:39 PM Automatic Active GigabitEthernet1

--- Output omitted --- 

Verifique todas as estatísticas, como contadores de mensagens recebidas e enviadas, endereços alugados expirados etc. com show ip dhcp server statistics.

cEdge#show ip dhcp server statistics 
Memory usage 60892 
Address pools 1 
Database agents 0 
Automatic bindings 78 
Manual bindings 0 
Expired bindings 0 
Malformed messages 0 
Secure arp entries 0 
Renew messages 0 
Workspace timeouts 0 
Static routes 0 
Relay bindings 0 
Relay bindings active 0
Relay bindings terminated 0 
Relay bindings selecting 0 


Message Received 
BOOTREQUEST 0 
DHCPDISCOVER 120 
DHCPREQUEST 78 
DHCPDECLINE 0 
DHCPRELEASE 0 
DHCPINFORM 0 
DHCPVENDOR 0 
BOOTREPLY 0 
DHCPOFFER 0
DHCPACK 0 
DHCPNAK 0 

Message Sent 
BOOTREPLY 0 
DHCPOFFER 78 
DHCPACK 78 
DHCPNAK 0 

Message Forwarded
BOOTREQUEST 0
DHCPDISCOVER 0
DHCPREQUEST 0
DHCPDECLINE 0
DHCPRELEASE 0 
DHCPINFORM 0 
DHCPVENDOR 0 
BOOTREPLY 0 
DHCPOFFER 0 
DHCPACK 0 
DHCPNAK 0 

DHCP-DPM Statistics 
Offer notifications sent 0 
Offer callbacks received 0 
Classname requests sent 0 
Classname callbacks received 0 

cEdge# 

Verifique os possíveis conflitos com show ip dhcp conflicts.

cEdge#show ip dhcp conflict 
IP address Detection method Detection time VRF 
10.4.5.3 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.5 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.4 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.6 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.8 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.7 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.9 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.13 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.14 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.16 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.15 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.17 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.18 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.19 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.21 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.22 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.23 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.24 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.25 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.26 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.31 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.32 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.36 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.35 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.40 Ping Oct 03 2023 06:39 PM 
10.4.5.39 Ping Oct 03 2023 06:39 PM

Verifique a configuração do DHCP com show running-config | section dhcp.

cEdge#show running-config | section dhcp 
no ip dhcp use class 
ip dhcp pool CISCO 
network 10.4.5.0 255.255.255.0 
default-router 10.4.5.1 
dns-server 8.8.8.8 
lease 100 
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 dhcp 20 
cEdge

Verifique o estado da interface que atua como um gateway padrão dos clientes DHCP com o comando show interfaces GigabitEthernet1 comando.

cEdge#show interfaces GigabitEthernet1 
GigabitEthernet1 is up, line protocol is up 
Hardware is vNIC, address is 0050.56b3.6fbb (bia 0050.56b3.6fbb) 
Internet address is 10.4.5.1/24
MTU 1500 bytes, BW 1000000 Kbit/sec, DLY 10 usec, 
reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255 
Encapsulation ARPA, loopback not set 
Keepalive set (10 sec) 
Full Duplex, 1000Mbps, link type is auto, media type is Virtual 
output flow-control is unsupported, input flow-control is unsupported 
ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00 
Last input 00:00:00, output 00:00:00, output hang never 
Last clearing of "show interface" counters never 
Input queue: 0/375/51623/140000 (size/max/drops/flushes); Total output drops: 1322 
Queueing strategy: fifo 
Output queue: 0/40 (size/max) 
5 minute input rate 1628000 bits/sec, 855 packets/sec 
5 minute output rate 21000 bits/sec, 13 packets/sec 
2868354905 packets input, 657207872035 bytes, 0 no buffer 
Received 0 broadcasts (0 IP multicasts) 
0 runts, 0 giants, 0 throttles 
588 input errors, 0 CRC, 0 frame, 0 overrun, 0 ignored 
0 watchdog, 0 multicast, 0 pause input 
66586780 packets output, 23880813581 bytes, 0 underruns 
Output 0 broadcasts (0 IP multicasts) 
0 output errors, 0 collisions, 4 interface resets 
1102044 unknown protocol drops 
0 babbles, 0 late collision, 0 deferred 
0 lost carrier, 0 no carrier, 0 pause output 
0 output buffer failures, 0 output buffers swapped out 
cEdge# 

Troubleshooting

Aqui você pode encontrar as mensagens que devem ser trocadas entre o servidor DHCP e o cliente DHCP para concluir a atribuição de endereço IP:

*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: DHCPDISCOVER received from client c08f.2073.8a83 on interface 
GigabitEthernet1.
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: Option 125 not present in the msg. 
*Oct 3 20:35:48.042: Option 82 not present 
*Oct 3 20:35:48.042: Option 82 not present 
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: Option 125 not present in the msg. 
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: Sending notification of DISCOVER: 
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: htype 1 chaddr c08f.2073.8a83
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: remote id 020a0000ac0c025f01000000 
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: interface = GigabitEthernet1
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: Sending DHCPOFFER to client c08f.2073.8a83 (10.4.5.5).DHCPD: 
Setting only requested parameters
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: classname not set in msg
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: Selecting relay q from pool
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: DHCPREQUEST received from client c08f.2073.8a83.
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: DHCPREQUEST received on interface GigabitEthernet1.
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: Found previous binding
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: Allocated binding 7F6C1C366788
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: Adding binding to radix tree (10.4.5.5)
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: Adding binding to hash tree 7F6C1C366788
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD:dhcpd_binding_add_to_mac_hash: index- 461 add binding 7F6C1C366788
*Oct 3 20:35:48.042: DHCPD: 7F6C1C366788 inserting in mac hash next to 7F6C1C368FC8
*Oct 3 20:35:48.043: DHCPD: assigned IP address 10.4.5.5 to client c08f.2073.8a83.
*Oct 3 20:35:48.043: DHCPD: Saving workspace (ID=0xB200004F)
*Oct 3 20:35:48.043: DHCPD: New packet workspace 0x7F6C9CBE0FB8 (ID=0xAE000050)
*Oct 3 20:35:50.043: DHCPD: Reprocessing saved workspace (ID=0xB200004F)
*Oct 3 20:35:50.054: DHCPD: Sending DHCPACK to client c08f.2073.8a83 (10.4.5.5).DHCPD: Setting 
only requested parameters

Estas são as depurações que você pode ativar no roteador para solucionar problemas de DHCP:

Debug	Descrição
Debug ip dhcp server events	Esse comando exibe eventos relacionados ao servidor DHCP, como solicitações de clientes DHCP, atribuições de endereço IP e outras atividades importantes do servidor. É útil exibir um resumo de eventos DHCP.
Debug ip dhcp server packet	Esse comando exibe informações detalhadas sobre os pacotes DHCP que entram e saem do servidor. Você pode exibir solicitações, ofertas, solicitações e confirmações DHCP para depurar problemas de comunicação.
Debug ip dhcp conflict	Se você tiver problemas de conflito de endereço IP na rede, poderá usar esse comando para depurar e exibir informações sobre conflitos de DHCP.
Debug ip dhcp binding	Esse comando exibe informações sobre as atribuições de endereço IP feitas pelo servidor DHCP, incluindo o endereço IP atribuído, o endereço MAC do cliente e a duração do aluguel.
Debug ip dhcp server statistics	Esse comando exibe estatísticas relacionadas à operação do servidor DHCP, como o número de solicitações DHCP recebidas, concessões de endereço IP e tempo de concessão, entre outros.
Desdepurar tudo	Para parar todos os comandos de depuração, você pode usar o comando undebug all para desabilitar toda a depuração em andamento.

Capturar o tráfego DHCP usando EPC (Embedded Packet Capture) e ferramenta de captura vManage

cEdge#monitor capture DHCP interface GigabitEthernet 1 both match any buffer circular limit pps 2000 
Interface GigabitEthernet1 direction BOTH is already attached to the capture 
Packets per second limit is already set, replace?[confirm] 
cEdge#monitor capture DHCP start 
Started capture point : DHCP 
cEdge# 

--- Wait some time to let DHCP negotiation proceed ---

cEdge#monitor capture DHCP stop 
Stopped capture point : DHCP 
cEdge# 

Em seguida, você pode exportar a captura com este comando:

cEdge#monitor capture DHCP export bootflash:DHCP.pcap 
Exported Successfully 
cEdge#

Para limpar a captura, execute este comando:

cEdge#monitor capture DHCP clear 
Captured data is deleted [clear]?[confirm] 
cleared buffer : DHCP 
cEdge# 

Em seguida, com o WireShark, verifique se você vê estes pacotes envolvidos na negociação:

Você deve ver estas informações ao abrir os pacotes:

Descobrir pacote

• As informações mais importantes que você deve verificar são o endereço MAC origem; ele deve corresponder ao MAC do cliente DHCP.
• O destino é ff:ff:ff:ff:ff:ff porque é um endereço de broadcast; o cliente DHCP envia essa mensagem para descobrir o servidor DHCP.
• O endereço IP origem é definido como 0.0.0.0.
• As portas usadas para essa negociação são o UDP 67 e 68.
• Você pode ver as opções que o pacote contém; trata-se das informações solicitadas pelo servidor DHCP no pacote.

Pacote de oferta

• Agora você pode ver que o endereço de origem é diferente, pois o servidor DHCP é conhecido com o endereço IP 10.4.5.1.
• O endereço IP destino é conhecido como 10.4.5.5 porque esse endereço é um dos endereços disponíveis no pool.

Solicitar pacote

No pacote de solicitação, o endereço origem é visto como 0.0.0.0 e agora o 10.4.5.5 endereço é a nova solicitação.

pacote ACK

• O endereço de origem é definido como 10.4.5.1.
• O endereço destino é definido como 10.4.5.5 porque esse agora é o novo endereço IP do cliente DHCP.

A Captura de pacotes pode ser realizada na GUI do vManage com estas etapas:

Etapa 1. Navegue até Monitor > Devices.

Etapa 2. Clique no dispositivo do servidor DHCP.

Etapa 3. Em Monitoramento de segurança, clique em Troubleshooting.

Etapa 4. No tráfego, clique em Packet Capture.

Etapa 5. Defina os parâmetros para a captura e clique em iniciar.

Etapa 6. Aguarde a conclusão da captura e baixe-a.

Exporte-o e verifique os pacotes no Packet Analyzer, como o WireShark.

Informações Relacionadas

• O servidor DHCP não funciona em um roteador que executa o Cisco SD-WAN IOS XE SD-WAN com DIA
• Suporte técnico e downloads da Cisco