Протокол DHCP

1. Протокол DHCP

2.

Характеристики DHCP.
Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) - протокол
автоматической конфигурации, используемые в сетях IP.
Компьютеры, подключенные к IP-сети должны быть
настроены (прописан адрес, маска сети, шлюз при
необходимости, DNS и т.д.), прежде чем они могут
соединяться с другими системами по сети. DHCP позволяет
настраивать параметры сети автоматически, избавляя
пользователя от необходимости вводить все данные вручную
при конфигурировании.
Также сервер DHCP предоставляет центральную базу
данных для отслеживания компьютеров по MAC-адресам,
которые были подключены к сети. Это предотвращает
появление двух компьютеров в сети с одним IP.

3.

Принципы работы DHCP.
Протокол динамического конфигурирования хостов был выделен из
стандартного протокола Интернета начальной загрузки (BOOTP Bootstrap
Protocol) определенного в RFC 951 и 1084, который позволял динамически
назначать IP-адреса (а также удаленную загрузку бездисковых рабочих
станций). В дополнение к поддержке динамического назначения IPадресов,
DHCP
снабжает
клиентов
всеми
необходимыми
конфигурационными данными TCP/IP, а также данными, необходимыми
конкретным серверам.
DHCP упрощает работу сетевых администраторов, которым теперь
необходимо вручную сконфигурировать только лишь один компьютер –
сервер DHCP. Когда в сетевой сегмент, обслуживаемый DHCP-сервером,
добавляется новый узел (либо существующий хост подключается
повторно), хост выполнит запрос уникального IP-адреса, и сервер DHCP
назначит этой машине один адрес из пула доступных IP-адресов. Этот
процесс, изображенный на рисунке 1 включает четыре этапа: клиенту
DHCP необходим IP-адрес (DHCP Discover), сервер DHCP предлагает IPадрес (DHCP Offer), получение предложения и запрос адреса (DHCP
Request), и официальное назначение адреса (DHCP Acknowledge).

4.

Рисунок 1. DHCP-сервер автоматизирует назначение IP-адресов

5.

Для обеспечения рационального использования адресов,
сервер DHCP выдает адреса в аренду - на время,
определяемое администратором и ограничивающее срок
действия адреса. По истечении половины периода аренды,
клиент DHCP отправляет запрос на обновление аренды, и
сервер DHCP продлевает текущую аренду. Это означает, что
по завершении использования IP-адреса, выданного машине
(например, при переносе ее в другой сетевой сегмент), срок
аренды закончится, и адрес возвратится в пул для повторного
выделения.

6.

Структура базы данных DHCP.
Число записей, которые может хранить DHCP-сервер, не
ограничено. Размер базы данных зависит от числа DHCPклиентов в сети. База данных DHCP растет со временем в
результате запуска и остановки клиентов в сети.
Размер базы данных DHCP не пропорционален числу
записей активных записей аренды адресов клиентами. С
течением времени, поскольку некоторые записи DHCPклиентов устаревают и удаляются, остается неиспользуемое
пространство.
Для
восстановления
неиспользуемого
дискового
пространства выполняется сжатие базы данных DHCP.
Начиная с операционной системы Windows NT Server 4.0,
динамическое сжатие базы данных на DHCP-сервере
выполняется как автоматический фоновый процесс во время
простоя или после обновления базы.

7.

Примечание
Если база данных DHCP уже использовалась в
предыдущих версиях Windows NT Server, то перед
использованием или обновлением этой базы данных DHCP ее
следует преобразовать. В семействе Windows Server 2003 в
случае обнаружения предыдущей копии базы данных DHCPсервера во время обновления выполняется ее автоматическое
преобразование в базу данных текущей версии и формата.
Для больших баз данных этот процесс может увеличить
время, необходимое для выполнения установки.

8.

Файлы базы данных DHCP
База данных DHCP-сервера в семействе Windows Server
2003 использует систему хранения Exchange Server JET. При
установке службы DHCP файлы, показанные в следующей
таблице,
автоматически
создаются
в
папке
СистемныйКорневойКаталог\System32\Dhcp.

9.

Внимание!
Файлы J50.log, J50#####.log, Dhcp.mdb и Dhcp.tmp не следует удалять
или изменять.
База данных сервера DHCP является динамической базой данных,
которая обновляется по мере назначения клиентов DHCP или
освобождения ими параметров конфигурации TCP/IP. Поскольку база
данных DHCP не является распределенной, в отличие от базы данных
WINS, ею легче управлять.

10.

Преобразование адресов в имена.
IP-адреса могут назначаться администратором сети вручную.
Это представляет для администратора утомительную процедуру.
Ситуация усложняется еще тем, что многие пользователи не
обладают достаточными знаниями для того, чтобы конфигурировать
свои компьютеры для работы в интерсети и должны поэтому
полагаться на администраторов.
Протокол Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) был
разработан для того, чтобы освободить администратора от этих
проблем. Основным назначением DHCP является динамическое
назначение IP-адресов. Однако, кроме динамического, DHCP может
поддерживать и более простые способы ручного и автоматического
статического назначения адресов.
В ручной процедуре назначения адресов активное участие
принимает администратор, который предоставляет DHCP-серверу
информацию о соответствии IP-адресов физическим адресам или
другим идентификаторам клиентов. Эти адреса сообщаются
клиентам в ответ на их запросы к DHCP-серверу.

11.

DHCP обеспечивает надежный и простой способ
конфигурации
сети
TCP/IP,
гарантируя
отсутствие
конфликтов адресов за счет централизованного управления
их распределением. Администратор управляет процессом
назначения
адресов
с
помощью
параметра
"продолжительности аренды" (lease duration), которая
определяет, как долго компьютер может использовать
назначенный IP-адрес, перед тем как снова запросить его от
сервера DHCP в аренду.
Примером работы протокола DHCP может служить
ситуация, когда компьютер, являющийся клиентом DHCP,
удаляется из подсети. При этом назначенный ему IP-адрес
автоматически
освобождается.
Когда
компьютер
подключается к другой подсети, то ему автоматически
назначается новый адрес. Ни пользователь, ни сетевой
администратор не вмешиваются в этот процесс. Это свойство
очень важно для мобильных пользователей.

12.

В протоколе DHCP описывается несколько типов
сообщений, которые используются для обнаружения и выбора
DHCP-серверов, для запросов информации о конфигурации,
для продления и досрочного прекращения лицензии на IPадрес. Все эти операции направлены на то, чтобы освободить
администратора сети от утомительных рутинных операций по
конфигурированию сети.
Однако использование DHCP несет в себе и некоторые
проблемы. Это проблема согласования информационной
адресной базы в службах DHCP и DNS. Как известно, DNS
служит для преобразования символьных имен в IP-адреса.
Если IP-адреса будут динамически изменятся сервером DHCP,
то эти изменения необходимо также динамически вносить в
базу данных сервера DNS. Хотя протокол динамического
взаимодействия между службами DNS и DHCP уже
реализован некоторыми фирмами (так называемая служба
Dynamic DNS), стандарт на него пока не принят.

13.

DHCP запросы.
Протокол DHCP представляет собой протокол для
связи клиента с сервером. Клиентом, как правило,
выступает только что подключившийся к сети новый
хост, желающий получить информацию о конфигурации
сети и собственный IP-адрес. В простейшем случае в
каждой сети (имеется в виду IP-сеть, см. рис. 4.15) есть
свой DHCP-сервер. Если в сети нет сервера, необходим
промежуточный
DHCP-агент
(как
правило,
маршрутизатор), которому известен адрес DHCPсервера для этой сети.

14.

15.

При появлении в сети нового клиента протокол DHCP
запускает процесс из четырех этапов.
1. Обнаружение DHCP-сервера. Первым делом только что
подключившийся хост должен найти DHCP-сервер, с которым
можно взаимодействовать. Это делается при помощи сообщения о
поиске DHCP-сервера, которое клиент посылает UDP-дейтаграмме
через порт 67. Но кому он должен посылать эту дейтаграмму?
Хосту не известен даже IP-адрес сети, к которой он подключился, а
уж тем более адрес DHCP-сервера, обслуживающего эту сеть.
Поэтому DHCP-клиент в поле адреса получателя дейтаграммы
указывает широковещательный адрес 255.255.255.255, а себя
(отправителя) обозначает как 0.0.0.0. Сообщение о поиске DHCPсервера будет получено всеми машинами сети, включая все DHCPсерверы (и/или промежуточные агенты). В этом сообщении
содержится идентификатор транзакции, позволяющий соотнести
последующие ответы с запросом обнаружения DHCP-сервера.

16.

2. Предложение DHCP-сервера. Получив сообщение о поиске DHCPсервера DHCP-сервер отвечает клиенту сообщением с DHCPпредложением. Поскольку в сети могут находиться несколько DHCPсерверов, может случиться, что клиенту придется выбирать из нескольких
предложений. Каждое DHCP-пред-ложение содержит идентификатор
транзакции полученного сообщения о поиске DHCP-сервера, предлагаемый
IP-адрес клиента, маску сети и срок действия IP-адреса, называемый
обычно сроком аренды IP-адреса. Как правило, сервер предоставляет
новому хосту IP-адрес на срок от нескольких часов до нескольких дней.
Затем прибывшему клиенту посылается кадр канального уровня с IPдейтаграммой, в которой содержится UDP-сегмент с DHCP-предложением
(прекрасная иллюстрация многоуровневой иерархии протоколов). Как кадр
канального уровня посылается клиенту, мы рассмотрим в главе 5,
посвященной канальному уровню.
3. DHCP-запрос. Новый клиент выбирает одно из полученных им
предложений от серверов и отвечает на выбранное им предложение DHCPзапросом, повторяя в нем конфигурационные параметры.
4. DHCP-подтверждение. Сервер отвечает на DHCP-запрос DHCPподтвержде-нием, подтверждая запрашиваемые параметры.

17.

Как только клиент получает DHCP-подтверждение,
диалог клиента и сервера завершается, и клиент может
использовать выделенный ему протоколом DHCP IP-адрес в
течение срока аренды. Поскольку клиенту адрес может
требоваться дольше, протокол DHCP также предоставляет
механизм для продления срока аренды.