24. Протокол dhcp

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической конфигурации узла) — это сетевой протокол (прикладной уровень), позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Данный протокол работает по модели «клиент-сервер» (режим «запрос/ответ»). Для автоматической конфигурации компьютер-клиент на этапе конфигурации сетевого устройства обращается к т. н. серверу DHCP, и получает от него нужные параметры. Сетевой администратор может задать диапазон адресов, распределяемых сервером среди компьютеров. Это позволяет избежать ручной настройки компьютеров сети и уменьшает количество ошибок. Протокол DHCP используется в большинстве крупных (и не очень) сетей TCP/IP.

Используется протокол UDP (ненадежно), можно отправить широковещательные сообщения с помощью широковещательного запроса. Клиент привязан к 68 порту, сервер – к 67 порту.

DHCP является расширением протокола BOOTP, использовавшегося ранее для обеспечения бездисковых рабочих станций IP-адресами при их загрузке. DHCP сохраняет обратную совместимость с BOOTP.

=========================================

DHCP является протоколом вида клиент-сервер, который упрощает управление настройкой IP-клиента и присвоение данных IP-конфигурации. При наличии DHCP-сервера администраторы могут определять все необходимые параметры настройки на центральном сервере, который затем обеспечивает хосты всей необходимой информацией об IP-конфигурации. DHCP автоматически предоставляет IP-хосту IP-адрес и другую информацию (маска подсети и шлюз по умолчанию).

DHCP обеспечивает 3 преимущества для планирования, проектирования и поддержки IP-сети:

• Централизованное управление конфигурацией IP. Администратор DHCP может централизованно управлять всей информацией IP-конфигурации. Это устраняет необходимость в ручной настройке отдельных хостов.

• Незаметная для пользователя настройка IP-хостов. Использование DHCP гарантирует, что DHCP-клиенты своевременно получат точные параметры IP-конфигурации без участия пользователя.

• Гибкость. Используя DHCP, администратор повышает гибкость изменений в информации IP-конфигурации.

DHCP-сообщения

DHCP-клиенты соединяются с DHCP-серверами посредством отправки к DHCP-серверу и получения от него сообщений прикладного уровня (8 типов). DHCP-клиенты с пограничным IP-адресом соединяются с DHCP-сервером посредством персональных IP-дейтаграмм, в то время как клиенты в процессе получения IP-адреса соединяются с помощью широковещательных пакетов, посылая их по IP-адресу ограниченного широковещания 255.255.255.255. DHCP-клиент привязан к UDP-порту 68, в то время как DHCP-сервер – к UDP-порту 67.

Существует 8 типов DHCP-сообщений:

• DHCPDISCOVER. Рассылается DHCP-клиентом по всем адресам посредством широковещания, чтобы обнаружить DHCP-сервер.

• DHCPOFFER. Посылается DHCP-сервером DHCP-клиенту в отклике на DHCPDISCOVER, наряду с предполагаемыми параметрами настройки.

• DHCPREQUEST. Посылается DHCP-клиентом DHCP-серверам, чтобы запрашивать параметры от одного сервера, тем самым явно отклоняя предложения от других серверов.

• DHCPACK. Посылается DHCP-сервером DHCP-клиенту, чтобы подтвердить IP-адрес и обеспечивать клиенту те параметры настройки, которые он запросил, а сервер настроил для их обеспечения.

• DHCPNAK. Посылается DHCP-сервером DHCP-клиенту, тем самым, отклоняя DHCPREQUST клиента. Это может произойти, если запрошенный адрес не является верным вследствие перемещения клиента в новую подсеть.

• DHCPDECLINE. Посылается DHCP-клиентом DHCP-серверу, тем самым, информируя сервер, что предложенный адрес используется.

• DHCPRELEASE. Посылается DHCP-серверу DHCP-клиентом, что IP-адрес не нужен.

• DHCPINFORM. Посылается DHCP-серверу DHCP-клиентом, запрашивающим только локальные дополнительные параметры настройки; клиент уже имеет настроенный извне IP-адрес.

Аренда протокола

IP-адреса, полученные протоколом DHCP, обычно непостоянны. Когда DHCP-клиент настраивается с помощью DHCP, он получает аренду на назначенный адрес. Продолжительность аренды определяется администратором DHCP, который может определить либо срок аренды между 1 минутой и 999 днями, либо неограниченный срок аренды.

Существует резервирование – это постоянная аренда адреса, которую создает администратор DHCP, чтобы назначить определенный IP-адрес конкретному DHCP-клиенту. Администратор создает резервирование путем определения МАС-адреса хоста и IP-адреса, который нужно распределить.

Как работает DHCP

Хосты используют DHCP для получения начального срока аренды, продления срока аренды и чтобы обнаруживать неавторизованные (незарегистрированные) DHCP-серверы.

Получение начальной аренды

Приобретение начальной аренды происходит в первый раз при загрузке DHCP-клиента.

DHCP-клиент сначала широковещает сообщение DHCPDISCOVER, чтобы найти DHCP-сервер. Если существует более одного DHCP-сервера, способного предоставить DHCP-клиенту пригодный IP-адрес, возможен прием DHCP-клиентом одного или нескольких откликов DHCPOFFER. Если это происходит, клиент выберет «наилучшее» предложение, которое DHCP-клиент получит в первую очередь. Чтобы помочь клиенту выбрать наилучшее предложение, в сообщении DHCPOFFER также содержатся значения для некоторых опций, которые запросил клиент и которые настроены на предлагающем DHCP-сервере.

Любой DHCP-сервер, который получает сообщение DHCPREQUEST и может назначить клиенту аренду, выдает сообщение DHCPOFFER, содержащее предлагаемый IP-адрес. Если клиент может принять данную аренду, он направит DHCP-серверу сообщение DHCPREQUEST, запрашивая предложенный IP-адрес.

Завершающее сообщение, DHCPACK, посылается от DHCP-сервера DHCP-клиенту для подтверждения того, что DHCP-клиент имеет DHCP-адрес.

Продление аренды

DHCP-клиенты будут пытаться продлить аренду либо при каждой перезагрузке, либо через регулярные интервалы после того, как клиент DHCP инициализировался.

Процесс продления аренды включает в себя два сообщения DHCP – DHCPREQUEST и DHCPACK. Если DHCP-клиент продляет аренду в течение загрузки, для отправки этих сообщений используются широковещательные IP-пакеты. Если аренда продлевается в то время, когда запущен DHCP-клиент, DHCP-клиент и DHCP-сервер соединяются посредством однонаправленной передачи.

Когда клиент получает аренду, DHCP предоставляет значения для всех опций настройки, запрошенных клиентом. Уменьшая срок аренды, администратор DHCP может заставить клиентов регулярно продлять аренду и получать скорректированные элементы настройки.

DHCP-клиент попытается снова получить свой срок аренды по истечении половины срока, называемого Т1. если попытка неудачна, клиент попытается продлить аренду в дальнейшем, по истечении 87.5% срока аренды, называемого Т2. Если продление аренды не было запрошено до ее истечения, то, как только аренда истекает, клиент немедленно освобождает IP-адрес и пытается вновь ее приобрести.

Изменение подсетей и серверов

Если DHCP-клиент запрашивает аренду посредством сообщения DHCPREQUEST, которое DHCP-сервер не может обработать, DHCP-сервер посылает клиенту сообщение DHCPNAK. Затем клиент попытается вновь приобрести новую аренду, используя процесс приобретения аренды, описанный выше.

Когда DHCP-клиент загружается, он широковещает сообщение DHCPREQUEST, чтобы продлить свою аренду. Это гарантирует то, что запрос продления DHCP передается к DHCP-серверу, который предоставляет через DHCP адреса для подсети, в которой находится клиент. Когда DHCP-сервер принимает широковещательное сообщение, он сравнивает адрес DHCP-клиента с областями видимость, настроенными на сервере. Если невозможно удовлетворить запрос клиента, DHCP-сервер выдает сообщение DHCPNAK, и клиент получает новую аренду.

Основной формат DHCP-сообщения

• Тип сообщения – 1 байт

• Тип аппаратного адреса – 1 байт

• Длина аппаратного адреса – 1 байт

• Число пересылок – 0 байт (DHCP-клиент устанавливает его в 0)

• Идентификатор транзакций – 4 байта (Произвольное число, используемое для различия диалога между DHCP-клиентом и DHCP-сервером)

• Секунды – 2 байта (заполняется DHCP-клиентом. Число секунд, истекших с момента запуска DHCP-клиентом процесса приобретения аренды)

• Флаги – 2 байта (устанавливаются клиентом)

• IP-адрес клиента – 4 байта (заполняется, если клиент имеет IP-адрес)

• Ваш IP-адрес – 4 байта (адрес, выдаваемый DHCP-сервером DHCP-клиенту)

• IP-адрес DHCP-сервера – 4 байта

• IP-адрес шлюза – 4 байта

• Аппаратный адрес клиента – переменная длина (для Ethernet – 6 байт)