Что такое DHCP?

Главной функцией протокола динамической настройки узла является присвоение определенному цифровому оборудованию IP-адреса в ручном или автоматическом режимах для регистрации абонента в локальной или мировой сети. DHCP получил широкое распространение по причине быстрого развития современных сетевых технологий. Например, 1С сервер систематически применяет протокол для организации плодотворной и эффективной деятельности предприятия.

Для чего нужен протокол DHCP?

Сетевой протокол присваивает цифровому оборудованию индивидуальный IP-адрес для идентификации в сети: как локальной, так и глобальной. DHCP помогает администратору отслеживать и контролировать IP-адреса всех подключенных абонентов в автоматическом режиме, особенно если сеть очень большая и сложной топологии.

Дополнительно сервер производит диагностику соединения и наблюдает за активностью тех или иных устройств через регистрацию уведомлений.

Распределение IP-адресов

Для определения с понятиями, что такое сервер и абонент, как они при помощи протокола взаимодействуют и общаются друг с другом, надо разобраться, что за способы и методы применяются для присвоения адресов IP среди пользователей и участников сети.

DHCP-сервер имеет в своих специальных областях списки в виде перечней IP-адресов, которые присваиваются для их последующей эксплуатации клиентом. Или наоборот – содержит перечень адресов, которые категорически нельзя присваивать потенциальному пользователю сети.

Три подхода к распределению адресов

Способы назначения IP-адресов:

1. Динамический. Клиент получает при каждой инициализации сети (авторизация или регистрация) индивидуальный IP-адрес из реестра, составленного администратором.
2. Статический (ручной). Сетевой администратор вручную вводит в специальную таблицу список IP-адресов, соответствующий определенным MAC-адресам цифрового оборудования.
3. Автоматический. Такой же, как и динамический, только DHCP регистрирует присвоенный адрес IP цифрового оборудования.

Опции DHCP

Сетевой протокол отсылает абоненту дополнительную полезную информацию, способствующую улучшению синхронизации сети.

Самые распространенные дополнительные опции содержат данные и сведения:

• о стандартном IP-адресе сетевого роутера;
• маске подсети;
• именидомена DNS (Domain Name System);
• IP-адресах DNS-серверов.

Чтобы купить сервер, удовлетворяющий пожелания и требования клиента касательно включения дополнительных опций, стоит учитывать, что некоторые производители могут менять и/или добавлять в свой программный продукт собственные функции, опции DHCP-сервера.

Устройство протокола

Общение, взаимный обмен данными абонента и сервера осуществляется по определенным правилам. Правила протокола регламентируют последовательности обмена пакетами данных в виде диалога запрос-ответ. Такие теоретические знания очень полезны, чтобы понимать, например, как выбрать сервер для 1С.

Вся подробная техническая информация о DHCP расположена в специальном разработанном стандарте протокола (RFC 2131 для IPv4 и RFC 3315 для IPv6), который периодически и систематически обновляется путем добавления новых современных правил и порядка взаимодействия.

Принцип работы DHCP

Если с функциями протокола все понятно, необходимо понять, как именно работает DHCP. Регистрация подключаемых цифровых устройств и офисного оборудования, получение и присвоение им индивидуального IP-адреса происходят не так просто, как кажется. Процедура осуществляется в 4 этапа.

Последовательность такого процесса получила название DORA, буквы которого являются первыми буквами всех 4 этапов присвоения:

1. Discovery (обнаружение).
2. Offer (предложение).
3. Request (запрос).
4. Acknowledgement (подтверждение).

Теперь необходимо ознакомиться с каждым процессом более подробно.

Обнаружение DHCP

Первоначальным состоянием клиента является инициализация (активация) сети, он еще не обладает индивидуальным IP-адресом для своего цифрового устройства.

Поэтому первым шагом клиента будет рассылка запроса DHCPDISCOVER каждому участнику, находящемуся в составе сети. Это происходит, чтобы клиентское цифровое оборудование нашло, распознало DHCP-сервер для последующего общения с ним.

В больших и сложных топологиях бывает несколько серверов, но клиент будет искать тот, который отвечает за его подсеть и способствует подсоединению к ней.

Предложение DHCP

Когда клиентское сообщение DHCPDISCOVER доходит до DHCP-сервера, проверяется MAC-адрес устройства в таблице маршрутизации. Если устройству разрешено работать в сети, то отсылается ответное прямое сообщение DHCPOFFER с указанием IP-адреса.

Таблица маршрутизации включает 3 области, которые разрешают или запрещают выдачу определенных IP-адресов:

• reservation – перечень фиксированных IP-адресов, принадлежащих соответствующим MAC-адресам;
• scope – область, хранящая последовательность разрешенных IP-адресов для устройств, DHCP-сервер применяет этот список для присваивания абоненту адреса;
• exclude – область включает в себя перечень запрещенных IP-адресов, не разрешающий DHCP-серверу присваивать клиентскому цифровому устройству.

Запрос DHCP

Потенциальный пользователь отсылает DHCPREQUEST, когда уже принял от сервера DHCPOFFER-сообщение. Оно содержит информацию, идентичную данным DHCPDISCOVER-сообщения, но с одним важным отличием.

В DHCPREQUEST указывается, что цифровое оборудование соглашается с IP-адресом. Согласие передается каждому участнику, входящему в состав сети, чтобы они все знали, кому принадлежит IP-адрес. Затем DHCP маркирует выданный адрес абонента сети как забронированный.

Подтверждение DHCP

Сервер знакомится с DHCPREQUEST-сообщением. Далее клиентскому цифровому устройству отсылается ответное сообщение DHCPACT. В нем сообщается полное и заключительное утверждение конкретного IP-адреса абонента.

Также сообщение содержит, помимо информации о владельце IP-адреса, сведения о продолжительности применения адреса внутри сети. Такое правило смены адреса через фиксированный промежуток времени определяет сетевой администратор. Такая временная аренда адреса нужна для обеспечения информационной безопасности всей сети.

Продление времени аренды и перепривязка

DHCP дает абоненту в аренду IP-адрес на не долгосрочную эксплуатацию (как правило, на 24 часа), если администратор сети не использовал статический метод раздачи адресов. Администратор сети может продлить время аренды с помощью программного обеспечения на требуемый срок.

Временная аренда необходима, чтобы клиентское цифровое оборудование через определенный промежуток времени приобретало новый индивидуальный IP-адрес для защиты от атак со стороны хакеров и злоумышленников. По окончании срока аренды, абонент заново проходит инициализацию, то есть все 4 этапа привязывания индивидуального IP-адреса.

Структура сообщений DHCP

Так как участники регистрируются в сети, используя сообщения, следует познакомиться с общей структурой DHCP-сообщений.

Структура пакетов данных при обмене информацией общая, то есть универсальная, поэтому все наименования, назначения полей и их длины одинаковы, независимо от вида передаваемых сообщений. Исключением является поле Option, содержание которого может быть различной длины.

Пример процесса получения адреса

Для демонстрации работы DHCP необходимо привести наглядную модель процедуры DORA:

1. Обнаружение. Потенциальный пользователь сети отсылает каждому абоненту сообщение DHCPDISCOVER для обнаружения DHCP-сервера.
2. Предложение. Найденный сервер фиксирует MAC-адрес, ищет похожий в таблице маршрутизации. Он находит, что абонент ранее подключался к сети и, следовательно, ему уже был присвоен индивидуальный IP-адрес. Иначе DHCP присваивает новый свободный адрес. Далее сервер отсылает DHCOFFER с присвоенным в прошлом адресом запросившему абоненту.
3. Запрос. DHCPREQUEST-сообщение оповещает всех участников сети, что клиент согласен с найденным IP-адресом.
4. Подтверждение. Сервер напрямую отсылает сообщение DHCPACT, в котором указано, что клиентское оборудование зарегистрировано внутри сети.

Прочие сообщения DHCP

Сетевые сообщения нужны не только для выполнения последовательности этапов приобретения IP-адресов потенциальными пользователями для равноправного доступа к активам сети. Были внедрены второстепенные немаловажные сообщения для решения вспомогательных задач.

Отказ DHCP

DHCPDECLINE-сообщение обладает сведениями, в них сообщается, что клиентское цифровое оборудование отказывается принимать предоставленный DHCP IP-адрес, прописанный в DHCPOFFER.

Такая ситуация может произойти, если выясняется, что IP-адрес уже эксплуатируется другим сторонним устройством. Столкнувшись с подобным обстоятельством, абонент отсылает всем участникам сети DHCPDECLINE-сообщение с отклонением адреса. Следующим шагом будет повторная регистрация для приобретения нового индивидуального IP-адреса.

Отмена DHCP

Когда телекоммуникационная сеть большой и сложной топологии, применяют сразу несколько устройств для DHCP-серверов, обслуживающих свои подсети, области, сегменты. Абоненту нужно из своей подсети попасть к ресурсам другой подсети. Но DHCP по каким-нибудь программным или аппаратным причинам не функционирует, не обладает возможностью выдать абоненту IP-адрес.

DHCPNAK-сообщение приходит от DHCP-сервера абоненту, в нем сказано, что он не присвоит IP-адрес по техническим причинам. Далее сервер регистрирует событие обращения абонента, чтобы после возвращения работоспособности предложить ему адрес.

Освобождение DHCP

Пользователю сети иногда надо отказаться, освободиться от ранее привязанного DHCP IP-адреса из-за каких-либо обстоятельств. То есть завершить, прекратить временный наем досрочно.

Тогда зарегистрированному устройству необходимо серверу, предложившему абоненту адрес, отправить прямое DHCPRELEASE-сообщение. Потом DHCP, как правило, помещает всю информацию о бывшем абоненте сети в свои архивы.

Реализации

В 1994 году компания Microsoft дополнила комплектацию и конфигурацию своей 2-ой выпущенной программной платформы Windows NT 3.5 многофункциональным DHCP-сервером. А уже в 2000 году была выпущена самая распространенная и популярная Windows 2000 Server, активно использовавшая DHCP.

В 1997 году было разработано и выпущено 1-ое издание ISC DHCP Server компанией Internet Systems Consortium, предназначенное для Unix-идентичных платформ. Второй вариант был выпущен в 1999 году.

Транснациональная компания Cisco внесла в конфигурацию ОС Cisco IOS 12.0 сервер DHCP (1999 год).

Сейчас чаще всего применяют стороннее программное обеспечение.

Преимущества DHCP

Так как сети могут достигать огромного размера, иметь большую численность пользователей и участников сети, которые связаны многообразными ветвями разных топологий, администратору очень сложно контролировать и отслеживать все процессы.

Главным преимуществом DHCP-сервера является его автоматизация. Она позволяет регистрировать все события и устройства, назначать и распределять IP-адреса, продолжительность аренды и другие атрибуты, а также выполнять ряд иных немаловажных вспомогательных функций.

Высококвалифицированные эксперты в подборе IT-оборудования из ittelo.ru помогут определиться с выбором DHCP-сервера, например, для совместной работы с программными продуктами 1С, который будет удовлетворять все требования и пожелания клиента, а также будет иметь достойное качество за бюджетную стоимость.