Что такое dhcp сервер и для чего он нужен
Принципы работы протокола DHCP
DHCP – протокол, позволяющий в автоматическом режиме получать клиентам IP-адреса. Его часто используют при построении современных сетей. Рассмотрим принцип работы DHCP, схему DORA, основные функции и другие особенности протокола.
Зачем нужен протокол DHCP?
Пользователям IP-адреса могут назначать вручную. Но это затратно по времени, а в больших ЛВС ещё и сопровождается высокой сложностью настроек, следовательно, и множеством ошибок. Поэтому в 1993 года был разработан протокол DHCP. Он позволил автоматизировать настройку IP-адресов, упростить диагностику сетевого соединения и получение доступа из одной подсети в другую.
Принцип работы протокола динамической настройки узла
Работает DHCP по схеме DORA, которая включает 4 этапа: обнаружение (discover), предложение (offer), запрос (request), подтверждение (acknowledge). Рассмотрим каждый этап отдельно.
Обнаружение
При подключении клиента к сети начинается процесс его инициализации. Пользовательский компьютер не имеет IP-адреса, поэтому происходит отправка сообщения DHCPDISCOVER на все устройства в ЛВС. В той же сети обязательно присутствует DHCP server. Его роль не обязательно берет на себя выделенный сервер. Это может быть коммутатор или маршрутизатор.
В крупных организациях обычно несколько DHCP-серверов. Для передачи широковещательного сообщения от клиента всегда используется 67 порт, а для отправки ответного предложения – 68.
Внимание! Отправка сообщения DHCPDISCOVER не всегда является первым шагом по получению IP-адреса. Если у клиента статический IP-адрес и срок его аренды ещё не закончился, инициализация начинается с отправки DHCPREQUEST вместе с уже имеющимся идентификатором сервера. Если DHCP-сервер не отвечает, то тогда уже отправляется пакет DHCPDISCOVER, и процедура получения IP-адреса начинается заново.
Предложение
После получения запроса сервер сообщает клиенту IP-адрес, который может ему подойти. IP DHCP выделяется из диапазона доступных адресов, настроенных администратором сети. Если существуют IP-адреса, которые нельзя назначать DHCP-серверу, то можно задать конкретный диапазон. Например, от 192.0.0.48 до 192.0.0.123.
Другая ситуация – когда пользователи могут использовать любые адреса из доступных, кроме входящих в определенную область. В этом случае администратором задается исключение (excluded-ip-address). Например, клиентам нельзя назначать IP в диапазоне 192.0.0.14 — 192.0.0.45.
Адреса, назначаемые клиентам, являются динамическими, т. е. они постоянно меняются. Например, вчера у пользовательского компьютера был IP 192.0.0.445, а сегодня – 192.0.0.55. Но иногда для доступа к защищенным сервисам или для удобства идентификации клиента в ЛВС за пользователем закрепляют конкретный адрес. В этом случае он становится статическим, а саму процедуру называют резервацией.
В DHCPOFFER, которое получает клиент, содержится IP-адрес из доступной области. Идентификация устройства происходит по MAC-адресу.
Запрос
После получения сообщения от сервера DHCP клиент отправляет пакет DHCPREQUEST. Это сообщение означает, что пользовательский ПК принимает предлагаемый адрес. Если в сети присутствует несколько серверов DHCP, то после получения сообщения DHCPREQUEST все они помечают выбранный адрес занятым.
Подтверждение
Завершается процедура подтверждением передачи IP-адреса с помощью сообщения DHCPACK от сервера. В этом сообщении также указывается и срок использования выбранного клиентом адреса.
Как выбирает DHCP-сервер клиент, если в сети их несколько?
При первом подключении клиент выберет самое первое предложение. Но если ранее устройство уже подключалось к этой ЛВС, при повторном подключении оно выберет предложение от сервера, с которым была установлена связь в первый раз.
Отказ от адреса
При переходе клиента в новую подсеть возникает необходимость в смене IP. В этом случае серверу передается сообщение DHCPRELEASE. После получения пакета server DHCP помечает указанный адрес свободным. Клиентские сетевые параметры резервируются, т. е. при запросе от устройства можно снова возобновить действие этого IP-адреса. Отказаться от аренды можно и вручную. Для этого существует команда ipconfig/release.
Продолжительность аренды
IP имеет ограниченное время действия. Когда сервер DHCP отвечает клиенту и выделяет ему адрес, он также указывает срок аренды. Это может быть 24 часа или 2-3 дня. Этот срок называют lease time. Задается он в настройках сервера DHCP. Предоставление адресов в аренду – разумное решение. Отключившиеся от сети пользователи не резервируют навечно за собой конкретный IP, а новые клиенты смогут быстро получить адрес для работы в выбранной подсети.
Клиент может пользоваться полученным IP конкретное время. Как только проходит половина срока аренды, пользователь может запросить новый адрес или обновить его. При повторном получении IP используется упрощенная схема. Клиент сразу отправляет сообщение DHCPREQUEST, а сервер в ответ с помощью пакета DHCPACK подтверждает запрос.
Если сервер не отвечает, то клиент отправит запрос повторно, когда истечет 25% второй половины срока аренды. В третий раз запрос будет отправлен, когда общий срок аренды составит 87,5%. В этот раз запрос будет широковещательным, т. е. на него сможет ответить любой DHCP-сервер.
Как назначаются адреса клиентам?
Сервер распределяет IP-адреса одним из 3 способов:
Важный момент! Для нормальной работы протокола и присвоения IP-адреса по запросу нужно убедиться, что брандмауэр не блокирует порты. DHCP для работы нужны порты 67 и 68. Встроенный защитник Windows обычно не блокирует их, но сторонние антивирусные программы могут.
Особые сообщения протокола динамической настройки узла
Кроме работы по схеме DORA сервер DHCP применяет и другие сообщения для взаимодействия с клиентскими устройствами. Их всего 4:
Опции Dynamic Host Configuration Protocol
Клиенту для работы в сети кроме IP требуются другие параметры DHCP: шлюз, адрес сервера, маска подсети и т. д. Опции кодируются определенными цифрами. В пакете они отображаются в порядке возрастания. К основным опциям относят:
Пакет обязательно завершается опцией 255 End. Она означает, что других опций уже не будет, и это конец пакета. Далее мы разберем другие опции, которые также часто используются системными администраторами для настройки DHCP.
Опция 82 – информация об агенте ретрансляции
Эта опция нужна для того, чтобы сообщить DHCP-серверу о том, через какой ретранслятор и порт отправляются запросы. Она позволяет серверу и клиенту обмениваться сообщениями даже при нахождении в разных подсетях. Альтернативное название опции – DHCP Relay.
По умолчанию широковещательные сообщения отправляются на DHCP порт и доставляются в пределах текущего домена. Но бывают ситуации, когда в сети нет DHCP-сервера. В этом случае на помощь приходит ретранслятор. Это может быть маршрутизатор или сервер. Он получает в своей подсети сообщения от клиентского устройства, а затем перенаправляет его в другой домен, где есть DHCP-сервер. Аналогичным способом он присылает ответ.
Работа сетевых сервисов DHCP и DNS
DNS – система доменных имен. Она нужна для того, чтобы одному IP-адресу соответствовало одно доменное имя. Доменное имя может присваиваться не только сайту, но и клиенту в ЛВС. Например, Buhgalter PC. DNS сопоставляет IP-адреса с доменами.
С проблемой взаимодействия DHCP и DNS сталкиваются пользователи Linux. В этой ОС отсутствует Active Directory, благодаря которой можно создать связь между доменом и IP. Но существуют альтернативные способы настройки этих двух сетевых сервисов в Linux. Использование пакета dnsmasq – один из них.
После установки пакета dnsmasq через терминал необходимо отредактировать файл конфигурации. В файле содержатся комментарии с объяснениями каждой настройки. После завершения редактирования конфигурации можно приступать к настройке фаервола. Удобнее всего это делать через Ubuntu Uncomplicated Firewall. Нужно будет открыть для DNS 53 порт с помощью следующих команд:
Заключительный этап – корректировка настроек роутера. В веб-интерфейсе устройства нужно отключить DHCP для ЛВС и изменить настройки DNS таким образом, чтобы все они указывали на настроенный DHCP-сервер. После этого необходимо перезапустить сеть на сервере.
Минусы протокола DHCP
У DHCP имеются определенные уязвимости. По схеме DORA первый откликнувшийся сервер имеет право предложить клиентскому устройству IP. Злоумышленник может использовать собственный сервер для дачи ответа клиенту. И если он успеет сделать это самым первым, то получит доступ к устройству и сможет контролировать его работу в сети.
Использование UDP-протокола – еще один недостаток DHCP. Проблема в том, что у UDP нет шифрования. Это значит передаваемые данные смогут в любой момент «считать» злоумышленники. К тому же протокол UDP не гарантирует доставку информации. При работе этого протокола могут возникать ошибки и потери в передачи пакетов данных. Это отрицательно сказывается на производительности DHCP и скорости загрузки PXE.
Заключение
Протокол DHCP применяется для автоматического назначения статических и динамических IP-адресов и предоставления конфигурационной информации клиентам. Он работает в режиме запрос-ответ и базируется на клиент-серверной архитектуре. Несмотря на все недостатки DHCP, удобной альтернативы этому протоколу не существует. Большинство современных локально-вычислительных сетей проектируется с использованием этого протокола. Для выдачи IP-адреса сервер DHCP должен находиться с клиентом в одной подсети или быть соединенным с ним посредством маршрутизатора.
Основы DHCP (протокол динамического конфигурирования узлов)
Протокол DHCP — это стандартный протокол, определяемый RFC 1541 (который заменяется RFC 2131), позволяющий серверу динамически распределять IP-адреса и сведения о конфигурации клиентам. Как правило, DHCP-сервер предоставляет клиенту по крайней мере следующие основные сведения:
также могут быть предоставлены сведения о гатевайосер по умолчанию, такие как адреса серверов службы доменных имен (DNS) и адреса серверов службы имен Windows интернета (WINS). Системный администратор настраивает DHCP-сервер с параметрами, которые анализируются на клиенте.
Дополнительные сведения
Функции DHCP-клиента предоставляются в следующих продуктах Майкрософт:
Windows NT Server версии 3,5, 3,51 и 4,0
Windows NT Workstation версии 3,5, 3,51 и 4,0
Microsoft Network Client версии 3,0 для MS-DOS
Клиент Microsoft LAN Manager версии 2.2 c для MS-DOS
Microsoft TCP/IP-32 для Windows для рабочих групп версии 3,11, 3.11 a и 3.11 b
Разные DHCP-клиенты поддерживают различные параметры, которые они могут получить от DHCP-сервера.
Следующие операционные системы Microsoft Server предоставляют функции DHCP-сервера:
Windows NT Server версии 3,5
Windows NT Server версии 3,51
Windows NT Server версии 4,0
Когда клиент инициализируется в первый раз после настройки на получение данных DHCP, он инициирует диалог с сервером.
Ниже приведена сводная таблица диалога между клиентом и сервером, за которой следует описание процесса на уровне пакета:
Ниже приведен подробный диалог между клиентом DHCP и DHCP-сервером.
DHCPDISCOVER
Клиент отправляет пакет DHCPDISCOVER. Ниже приведен фрагмент записи сетевого монитора, в которой показаны IP-и DHCP-части пакета DHCPDISCOVER. В разделе IP-адреса можно увидеть адрес назначения 255.255.255.255, а исходный адрес — 0.0.0.0. Раздел DHCP идентифицирует пакет как пакет обнаружения и идентифицирует клиент в двух местах, используя физический адрес сетевой карты. Обратите внимание, что значения в полях ЧАДДР и DHCP: Client identifier идентичны.
дхкпоффер
DHCP-сервер отвечает, отправляя пакет ДХКПОФФЕР. В разделе IP фрагмента записи ниже исходный адрес теперь является IP-адресом сервера DHCP, а адресом назначения является широковещательный адрес 255.255.255.255. Раздел DHCP определяет пакет как предложение. Поле ИАДДР заполняется IP-адресом, который сервер предлагает клиенту. Обратите внимание, что поле ЧАДДР по-прежнему содержит физический адрес запрашивающего клиента. Кроме того, в разделе поля параметров DHCP можно найти различные параметры, отправляемые сервером вместе с IP-адресом. В этом случае сервер отправляет маску подсети, шлюз по умолчанию (маршрутизатор), время аренды, адрес WINS-сервера (служба имен NetBIOS) и тип узла NetBIOS.
DHCPREQUEST
Клиент отвечает на ДХКПОФФЕР, отправляя DHCPREQUEST. В разделе IP-адресов записи ниже исходный адрес клиента по-прежнему равен 0.0.0.0, а место назначения пакета по-прежнему 255.255.255.255. Клиент оставляет 0.0.0.0, так как клиент не получал проверку с сервера, что его можно использовать в предложенном адресе. Назначением по-прежнему выполняется вещание, так как может быть получен ответ от нескольких DHCP-серверов и может храниться резервирование для предложения, сделанного клиентом. Это позволяет другим DHCP-серверам понять, что они могут освободить свои предложенные адреса и вернуть их в доступные пулы. Раздел DHCP идентифицирует пакет как запрос и проверяет предложенный адрес с помощью поля DHCP: запрошенный адрес. В поле Идентификатор сервера DHCP: отображается IP-адрес DHCP-сервера, предоставляющего аренду.
ТРАНСЛИРУЕТ
DHCP-сервер отвечает на DHCPREQUEST с помощью DHCPACK, тем самым завершая цикл инициализации. Исходный адрес — это IP-адрес сервера DHCP, а адрес назначения по-прежнему — 255.255.255.255. Поле ИАДДР содержит адрес клиента, а поля ЧАДДР и DHCP: Client identifier являются физическим адресом сетевой карты в запрашивающем клиенте. Раздел параметров DHCP определяет пакет как подтверждение.
Если у клиента ранее был назначен IP-адрес DHCP и он перезапущен, клиент будет запрашивать ранее арендованный IP-адрес в специальном пакете DHCPREQUEST. Адрес источника — 0.0.0.0, а местом назначения — широковещательный адрес 255.255.255.255. Клиенты Майкрософт заполнят поле параметра DHCP DHCP: запрошенный адрес с ранее назначенным адресом. Строго совместимые с RFC клиенты заполняют поле ЦИАДДР с запрошенным адресом. Сервер Microsoft DHCP будет принимать либо.
На этом этапе сервер может не отвечать на запросы. поведение DHCP-сервера Windows NT зависит от используемой версии операционной системы, а также от других факторов, таких как ограничение области. Если сервер определяет, что клиент по-прежнему может использовать этот адрес, он будет либо в автоматическом режиме, либо на подтверждение DHCPREQUEST. Если сервер определяет, что у клиента не может быть адреса, он будет передавать НАКК.
После этого клиент начнет процесс обнаружения, но пакет DHCPDISCOVER по-прежнему будет пытаться арендовать тот же адрес. Во многих случаях клиент получает один и тот же адрес, но не может.
Сведения о DHCP, получаемые клиентом с DHCP-сервера, будут связаны со временем аренды. Время аренды определяет, как долго клиент может использовать сведения, назначенные службой DHCP. Когда аренда достигает определенных вех, клиент попытается обновить свои данные DHCP.
чтобы просмотреть сведения об IP-адресе Windows или Windows для клиента рабочих групп, используйте служебную программу IPCONFIG. если клиент находится Windows 95, используйте WINIPCFG.
ИТ База знаний
Полезно
— Онлайн генератор устойчивых паролей
— Онлайн калькулятор подсетей
— Руководство администратора FreePBX на русском языке
— Руководство администратора Cisco UCM/CME на русском языке
— Руководство администратора по Linux/Unix
Навигация
Серверные решения
Телефония
FreePBX и Asterisk
Настройка программных телефонов
Корпоративные сети
Протоколы и стандарты
Все, что вам нужно знать про DHCP
Про динамические адреса
Онлайн курс по Кибербезопасности
Изучи хакерский майндсет и научись защищать свою инфраструктуру! Самые важные и актуальные знания, которые помогут не только войти в ИБ, но и понять реальное положение дел в индустрии
DHCP за 200 секунд
Порассуждаем
Каждому устройству, подключенному к сети, нужен уникальный IP-адрес. Сетевые администраторы назначают статические IP-адреса маршрутизаторам, серверам, принтерам и другим сетевым устройствам, местоположение которых (физическое и логическое) вряд ли изменится. Обычно это устройства, предоставляющие услуги пользователям и устройствам в сети, поэтому назначенные им адреса должны оставаться постоянными. Кроме того, статические адреса позволяют администраторам удаленно управлять этими устройствами – до них проще получить доступ к устройству, когда они могут легко определить его IP-адрес.
Однако компьютеры и пользователи в организации часто меняют места, физически и логически. Это может быть сложно и долго назначать новые IP-адреса каждый раз, когда сотрудник перемещается. А для мобильных сотрудников, работающих из удаленных мест, вручную настройка правильных параметров сети может быть весьма непростой задачей.
Использование DHCP в локальной сети упрощает назначение IP-адресов как на настольных, так и на мобильных устройствах. Использование централизованного DHCP-сервера позволяет администрировать все назначения динамических IP-адресов с одного сервера. Эта практика делает управление IP-адресами более эффективным и обеспечивает согласованность внутри организации, включая филиалы.
DHCPv4 динамически назначает адреса IPv4 и другую информацию о конфигурации сети. Отдельный сервер DHCPv4 является масштабируемым и относительно простым в управлении. Однако в небольшом офисе маршрутизатор может быть настроен для предоставления услуг DHCP без необходимости выделенного сервера.
DHCPv4 включает три разных механизма распределения адресов для обеспечения гибкости при назначении IP-адресов:
Динамическое распределение является наиболее часто используемым механизмом DHCP и при его использовании клиенты арендуют информацию с сервера на определенный период. DHCP серверы настраивают так, чтобы установить аренду (лизинг) с различными интервалами. Аренда обычно составляет от 24 часов до недели или более. Когда срок аренды истекает, клиент должен запросить другой адрес, хотя обычно он снова получает старый.
Механизм работы DHCP
DHCPv4 работает в режиме клиент/сервер. Когда клиент взаимодействует с сервером DHCPv4, сервер назначает или арендует IPv4-адрес этому клиенту. Он подключается к сети с этим арендованным IP-адресом до истечения срока аренды и должен периодически связываться с сервером DHCP, чтобы продлить аренду. Этот механизм аренды гарантирует, что клиенты, которые перемещаются или выходят из строя, не сохраняют за собой адреса, которые им больше не нужны. По истечении срока аренды сервер DHCP возвращает адрес в пул, где он может быть перераспределен по мере необходимости.
Рассмотрим процесс получения адреса:
Теперь рассмотрим, как происходит продление аренды адреса:
Онлайн курс по Кибербезопасности
Изучи хакерский майндсет и научись защищать свою инфраструктуру! Самые важные и актуальные знания, которые помогут не только войти в ИБ, но и понять реальное положение дел в индустрии
DHCP-сервер: что это такое, для чего нужен, настройка на роутере и компьютере
Всем привет! Начнем, пожалуй, с вопроса – а что же такое DHCP, и для чего он нужен? Давайте разберем на конкретном примере. Почти у каждого дома есть Wi-Fi роутер (маршрутизатор), к которому можно подключить компьютер, телефон, планшет, телевизор, сетевой принтер или даже камеру видеонаблюдения. Подключить можно как по Wi-Fi, так и по сетевому кабелю.
В общем любое устройство, на котором есть специальный сетевой порт или Wi-Fi адаптер. К примеру, у нас есть общага, где студенты подключили три устройства к роутеру:
Роутер также выполняет роль шлюза – ведь он подключен одновременно к сети провайдера (интернету) и создает вашу домашнюю (локальную) сеть. Чтобы получить доступ к интернету, каждое из этих устройств должно отправить запрос на роутер. В ответ роутер также должен отправить ответ. Но сам ответ должен прийти нужному адресату – и вот для этих целей используются IP адреса. Все как на почте, нет адреса – некуда отправлять пакет с информацией.
DHCP сервер автоматически назначает адреса всем подключенным устройствам:
Если говорить простыми словами, то DHCP – это специальный протокол, который используется в сетях, позволяющий автоматически назначать IP адреса подключенным устройствам. В данном примере мы рассмотрели IPv4 DHCP адресацию. Но есть также и IPv6 адресация, которая используется немного реже. Чуть ниже я немного шире раскрою это понятие, а также расскажу, где находится DHCP клиент и сервер в домашней среде.
Ищущим знаний и мудрости советую почитать дополнительные статьи про:
Виды IP и DHCP
Чаще всего DHCP на роутере выдает адреса на какое-то время, то есть когда данное время пройдет, адрес обновится на другой. При этом IP становится динамическим (как настройка самого сервера). В более редких случаях адреса выдаются на постоянной основе и существуют всегда – тогда такие IP называются постоянными или статическими.
Также администратор может прописать адрес вручную на самом устройстве: компьютере, ноутбуке или телефоне. Или прописать статический IP в самом роутере. Так часто делают в крупных организациях, чтобы уменьшить риск потери пакетов из-за резкой смены IP адресов.
Принцип действия
IP адресация
В сетевой адресации есть также такое понятие как «SCOPE», когда с помощью IP адресации разделяются сегменты сети. Например, в крупной компании можно разделить сеть на подсети:
Как видите третья цифра обычно и разделяет сети на «области действия». Сделано это с точки зрения безопасности, чтобы сотрудники имели доступ только к своему локальному сегменту.
Проблемы с интернетом и сетью
Как правило DHCP клиент автоматом установлен на компьютере, а DHCP сервер уже запущен на роутере. Но бывают случаи, когда данные настройки DHCP неправильно настроены или вообще выключены. Тогда возникают трудности с интернетом. Мы также рассмотрим именно домашнюю сеть и обычный Wi-Fi маршрутизатор. Так что если у вас наблюдаются такие проблемы или вылезает ошибка «DHCP не включен на сетевом адаптере», то нужно проверить настройки.
Настроить на Windows
Если проблема останется, то значит сервер отключены или не работает на роутере. Его можно попробовать перезагрузить, но лучше проверить конфигурацию в Web-интерфейсе (админка).
На роутерах
Вы также можете встретить такое понятие как «DHCP-relay» – это функция, которая позволяет вашему роутеру подключаться к другому и принимать настройки DHCP от него. То есть после этого адреса будет раздавать не ваш основной маршрутизатор, а другой сервер. Функция полезна при организации больших сетей из нескольких сетевых аппаратов.
«Локальная сеть» – «DHCP-сервер» – проверьте, чтобы в строке «Включить…» стояло значение «Да». Ниже вы можете указать диапазон адресов и время аренды. В самом низу можно вручную назначить адреса для подключенных устройств.
Что такое DHCP-протокол
Рассказываю о том, как компьютеры получают IP-адреса для работы в сети.
Способы выдачи IP-адресов
Чтобы компьютер мог работать в сети, ему нужен IP-адрес. Он выглядит как 4 числа через точку. Например, IP-адрес timeweb.com – 185.114.246.105. Это как страна, город, улица и дом в почтовом адресе, только в интернете – это узлы связи и магистральные роутеры. Если устройству не выдали IP-адрес, оно не может общаться с другими устройствами в сети.
«IP» расшифровывается как Internet Protocol. Данный протокол имеет две версии: IPv4 и IPv6.
Устройство может получить IP-адрес двумя способами: статическим (ручным) и динамическим.
Динамический способ подойдет как для предприятий, где количество устройств фиксировано, так и для кафе, через Wi-Fi которых каждый день проходит много разных гаджетов.
Протокол DHCP и динамический IP
Для динамической выдачи IP-адресов используется сетевой протокол DHCP («Dynamic Host Configuration Protocol»), что переводится как протокол динамической настройки узла.
DHCP работает по модели «клиент-сервер». Он автоматически раздает IP-адреса и другие параметры конфигурации устройствам, чтобы те могли работать в сети.
Взаимодействие DHCP-сервера и клиента
Сервер и клиент обмениваются сообщениями по принципу «запрос-ответ». Взаимодействие состоит из 4 этапов и сокращенно называется «DORA». По одной букве на каждый этап:
Подтверждение – Acknowledgement (ACK).
Поиск (Discover): Клиент → Сервер
На этом этапе клиенту главное найти и узнать, где находится сервер.
Мы включили компьютер, который находится в сети. Еще в этой же сети работает DHCP. В данном случае наш компьютер – это клиент, а DHCP – сервер. Теперь нашему устройству необходимо получить IP-адрес и другую необходимую информацию о сети, например шлюз, адреса DNS и маску подсети. Поэтому клиент начинает поиски сервера и посылает сообщение «DHCPDISCOVER» на компьютеры внутри этого сегмента сети.
Такое сообщение называется широковещательным (broadcast) – это значит, что поток данных от клиента получат все устройства внутри его сети. Ответить на такое сообщение смогут только DHCP-серверы.
Запрос клиента получат все участники сети, но ответит только сервер
Предложение (Offer): Сервер → Клиент
DHCP-сервер получает сообщение от клиента, после чего выбирает свободный IP-адрес из числа доступных и отправляет его в ответном сообщении «DHCPOFFER».
Как правило, IP-адрес закрепляется за клиентом на определенное время, поэтому может меняться между сеансами работы в сети.
Если клиенту ответили несколько серверов, он выберет какой-то один и получит от него IP-адрес с настройками.
Запрос (Request): Клиент → Сервер
Клиент получил IP-адрес и отправляет серверу ответное сообщение: «DHCPREQUEST». В нем он еще раз прописывает полученный адрес и тем самым подтверждает, что будет использовать его.
Ответное сообщение с IP-адресом получают все DHCP-серверы в сети, если их несколько. Это необходимо для того, чтобы каждый сервер знал, что этот адрес занят, и не предлагал его другим клиентам.
Только один сервер продолжает взаимодействие с клиентом. Это тот, который предложил выбранный клиентом IP-адрес.
Подтверждение (ACK): Сервер → Клиент
Сервер отправляет сообщение «DHCPACK» и тем самым закрепляет IP-адрес за клиентом. В сообщении содержится сам адрес, срок его использования и дополнительные настройки сети. Клиент проверяет эти настройки, применяет полученную конфигурацию и получает доступ к сети.
В общем виде весь процесс взаимодействия выглядит так:
– (Клиент) Кто тут сервер? Мне надо получить IP-адрес: «DHCPDISCOVER».
– (Сервер) Я сервер, предлагаю тебе использовать вот этот IP: «DHCPOFFER».
– (Клиент) Хорошо, я буду использовать этот IP, что ты мне отправил: «DHCPREQUEST».
– (Сервер) Вот и договорились. Приятной работы в сети: «DHCPACK».
Другие варианты сообщений
«DHCPINFORM» – так клиент запрашивает локальные настройки сети. В ответ на это сообщение сервер посылает запрашиваемую конфигурацию.
«DHCPNAK» – так сервер отказывает клиенту пользоваться IP-адресом.
Длительность использования IP-адреса
Время, на которое клиент получает IP-адрес от сервера, называется «срок аренды» (lease time). Он может составлять несколько минут, часов и даже суток. Когда срок аренды заканчивается, адрес освобождается, и сервер может отдать его другому клиенту.
Клиент может продлить аренду и использовать IP-адрес дальше. Для этого он ждет, пока пройдет половина срока, который изначально назначил сервер. После этого клиент посылает серверу сообщение «DHCPREQUEST», в котором указывает свой текущий IP-адрес. В ответном сообщении «DHCPACK» сервер запускает срок аренды заново. Получилась укороченная схема взаимодействия «клиент-сервер» из двух последних этапов (запрос → подтверждение).
Если сервер молчит и не отправляет подтверждение «DHCPACK», то клиент пробует отправить повторный запрос «DHCPREQUEST», когда пройдет половина от того времени, что осталось сейчас. И так до тех пор, пока не пройдет ⅞ времени всей аренды. После этого клиент начнет отправлять широковещательные запросы на свою сеть и ждать ответа от другого сервера.
Перед тем как завершить работу и отключиться от сети, клиент автоматически отправит серверу сообщение «DHCPRELEASE». Это значит, что IP-адрес свободен и сервер может передать его другому компьютеру.
Способы раздачи IP-адресов в DHCP
DHCP-сервер может назначать IP-адреса тремя способами:
Фиксированный – в этом случае происходит настройка DHCP сервера, в ходе которой администратор вручную прописывает соответствие между каждым MAC-адресом и IP-адресом. Таким образом, за каждым устройством закрепляется свой адрес, который будет выдавать сервер.
Это удобно в рамках небольшой сети, когда известны MAC-адреса всех компьютеров.
Автоматический – при таком способе каждое устройство автоматически получает IP-адрес, который не будет меняться. DHCP-сервер выдает адрес в бессрочную аренду, пока клиент от него не откажется.
Динамический – DHCP-сервер выдает клиенту любой адрес из диапазона свободных. Эти адреса не закрепляются за конкретными устройствами.
Динамическим способом раздают IP-адреса, когда состав пользователей и их количество в сети постоянно меняется, например при использовании Wi-Fi в кафе. В этом случае кафе покупает определенное количество IP-адресов и выдает посетителям, которые подключаются к сети.
Связь DHCP и клиента в разных подсетях
Обычно сеть дополнительно разделяют на подсети. Это помогает повысить производительность и обеспечить безопасность. Производительность повышается за счет того, что таким образом равномерно распределяется широковещательный трафик.
DHCP-сервер и клиент могут оказаться в разных подсетях, разделенных одним или несколькими маршрутизаторами. Как правило, маршрутизаторы не пропускают широковещательный трафик.
Вспомним, что первое сообщение, которое отправляет клиент, чтобы найти сервер («DHCPDISCOVER»), – широковещательное. Следовательно, клиент и сервер из разных подсетей не смогут просто так взаимодействовать.
Эту проблему решают с помощью ретрансляции или DHCP relay. С помощью этой настройки маршрутизаторы смогут передавать только широковещательный трафик, который относится к протоколу DHCP.
Таким образом, если маршрутизатор может работать в режиме DHCP relay, то у него получится передать первый запрос клиента «DHCPDISCOVER» серверу в другой подсети. В этом случае взаимодействию «клиент-сервер» ничего не помешает.
Краткие выводы
Для связи с другими устройствами и работы в сети компьютеру требуется IP-адрес.
Устройство может получить статический или динамический IP-адрес.
Динамические IP-адреса назначаются с помощью протокола DHCP.
Чтобы получить IP-адрес, устройство-клиент взаимодействует с DHCP-сервером по модели «DORA».
Сервер может назначить IP-адрес клиенту тремя способами: фиксированно, автоматически или динамически.
Если сервер и клиент находятся в разных подсетях, они смогут взаимодействовать с помощью ретрансляции DHCP relay.