Dhcp сервер что это такое простыми словами
DHCP — что это такое простыми словами, как включить на роутере, адаптере?
Рад видеть Вас на fast-wolker.ru! Продолжаем изучать сетевое администрирование. Многие пытаясь впервые настраивать роутер, сталкиваются с неизбежными вопросами. Один из таких, на первый взгляд второстепенных вопросов — это настройка DHCP. Для маленьких домашних сетей как правило это не актуально, и на эту опцию сначала мало кто обращает внимание.
Но, как только возникает необходимость настроить для своих нужд работоспособную сеть с выходом в Интернет по выделенному IP-адресу, так сказать пробелы в знаниях дают о себе знать. Читаем и берем на вооружение. В этом выпуске:
Эта статья поможет вам разобраться в теме. Все важно, а такие «лишние» знания бесполезными не бывают и простым способом можно повысить безопасность вашей сети. Как всегда, в начале немного теории, без нее все равно никуда. Сегодня все сети построены на ключевых протоколах TCP/IP, которые во многом обеспечивает их функционирование.
Одной из служб этого протокола и является DHCP (DYNAMIC HOST CONFIGURATION PROTOCOL) или «протокол динамического конфигурирования хостов». Хостами обычно называют имена компьютеров в сети. В некотором роде они заменяют собой IP адреса при обращении к компьютеру по имени.
DHCP является вспомогательным средством TCP/IP и функционирует в сети как сервер, как клиент, и как протокол по которому и передаются в сеть служебные данные. Все зависит от того, о каком уровне идет речь.
DHCP- сервер для чего он нужен?
Первые протоколы призванные решать проблему были разработаны для рабочих станций, у которых даже не было своих жестких дисков. Сейчас мне это кажется диким, но в году так 1998 я работал на такой сети. Загружаешься с дискетки, MS-DOS и Far-Manager в сочетании с черно-белым монитором — это была первая моя операционная система! При включении такой компьютер шлет в сеть сообщение. Сервер сети в ответ на это сообщение шлет свое, по которому компьютер и «узнает» свой IP.
С внедрением интернета все стало совершенстоваться и вот уже нужно указывать адрес шлюза, маску подсети. Чтобы устранить недостатки существующих тогда протоколов, которые не умели в полной мере автоматизировать процесс, корпорация Microsoft и придумала DHCP, главное достоинство которого в том, что он умеет динамически назначать IP адреса из списка доступных, а неиспользуемые как бы не видны.
DHCP на роутере что это?
Протокол динамического конфигурирования в качестве сервера сегодня реализован практически на всех моделях интернет-роутеров. И многие впервые настраивая свой маршрутизатор конечно же сталкиваются с непонятной аббревиатурой. При включении этой настройки (а она обычно по умолчанию включена) IP адреса будут автоматически присваиваться всем устройствам, подключающимся к вашей сети и сеть будет работать без участия системного администратора
Особенно удобно это выглядит при организации открытых точек доступа в Интернет по Wi-Fi в кафе, ресторанах, общественных местах. Если DHCP не включать, то не поможет даже наличие открытого доступа к сети. Интернета не будет до тех пор, пока IP адрес, адрес шлюза, маска подсети каждому смартфону не будет присвоены вручную. Поэтому отключение DHCP при организации таких сетей недопустимо.
С точки зрения безопасности в закрытых сетях иногда полезно наоборот отключать DHCP на маршрутизаторе. Если Вы заметили, что вашу сеть Wi-Fi регулярно, пытаются взломать или в вашей сети время от времени стали появляться незарегистрированные устройства, то отключение DHCP сделает эти попытки бесперспективными.
Не зная IP адреса, маски подсети и шлюза злоумышленник даже подключившись к сети через кабель не сможет получить желанный интернет или зайти в сеть. Разумеется, на всех компьютерах сети при отключенном DHCP доступ к настройкам сети должен быть отключен обычным пользователям, а изменения должны вноситься только от имени администратора. А каждой станции сети должен быть вручную прописан свой IP.
Впрочем, на последних моделях некоторых маршрутизаторов для ограничения доступа в Интернет достаточно сделать настройки для незарегистрированных устройств и ограничить им доступ: 
DHCP relay что это? Настройка сервера на устройствах Microtic, Zyxel Keenetic Giga
На современных моделях маршрутизаторов теперь можно встретить настройку DHCP — relay, но информации по ней в справочной системе устройства недостаточно. Опция расширяет функциональные возможности вашего устройства для системного администрирования.
Работа DHCP основана на обмене сообщениями между клиентами сети и сервером, который адреса назначает. Сообщения генерируются в определенном формате и содержат служебную информацию. Они обычно не выходят за пределы вашей сети. Но как быть, если вам срочно нужно перенастроить сеть в рабочее время?
Настройка сервера DHCP на роутере Zyxel Keenetic Giga
Фирма Zyxel сегодня выпускают устройства, которые радуют глаз. Эти бренды сегодня популярны прежде всего благодаря функционалу который они предоставляют. Можно организовать несколько сетей на одном устройстве, подключить не одного провайдера а несколько и делать много других недостуных для предыдущих поколений устройств полезных вещей. Не менее хороша фирма Microtic, сделал один раз настройки и забыл о проблемах.
Настройка сервера на маршрутизаторе самостоятельно не представляет ничего сложного. В случае выделенного вам провайдером Интернет IP- адреса нужно настроить подключение к Интернету:
Указываем данные от провайдера, не забываем про DNS, в качестве DNS 3 можно прописать гугловский DNS 8.8.8.8 Не помешает. Затем нужно создать сеть, или вернее сказать один из ее сегментов. В пункте «Мои сети и Wi-Fi» создаем новый сегмент:
В настройках включаем DHCP сервер. В качестве IP указываем адрес роутера, который для рабочих станций будет шлюзом:
IP роутера указан в качестве примера. Вы можете в качестве IP выбирать нестандартные диапазоны для повышения безопасности. Диапазоны определяют количество подсетей и предельное количество рабочих станций в ней. Начальный адрес пула будет адресом «первого» компьютера. Размер пула — это количество компьютеров, которые у вас будут в сети. Время аренды- продолжительность выдачи адреса в секундах.
DHCP не включен на сетевом адаптере подключение по локальной (беспроводной) сети Windows 10, что делать?
По некоторым причинам (обновление Windows10, настройка Wi-FI) иногда можно увидеть эту ошибку в окне сообщений. Для начала проверим запущена ли служба DHCP на вашем компьютере. Нужно в «Панели управления» зайти в Администрирование — Службы…
…убеждаемся, что служба запущена; если это не так — перезапускаем ее. Теперь переходим к настройкам сетевой карты.
Как включить DHCP на сетевом адаптере Windows 10? Для этого правой кнопкой жмем на значок подключения в нижнем правом углу монитора:
Идем в настройки параметров сетевого адаптера:
На компьютере обычно бывает больше одного сетевого адаптера. Если у вас WI-FI, то нужно выбрать его. У меня проводное подключение Нужно щелкнуть по нему правой кнопкой мыши:
Далее, смотрим настройки. Если у вас DHCP на роутере включен, можно поставить флаги так:
Убеждаемся, что на сетевом адаптере включился DHCP,жмем на «Дополнительно»:
Закончили настройки. Для того, чтобы изменения вступили в силу без перезагрузки, ставим галочку:
Все же бывает, что вышеописанные способы не помогают. Долго искать; поэтому опять жмем правой кнопкой на значке подключения:
Дождитесь окончания работы мастера:
После проведенных выше настроек он гарантированно исправляет все ошибки! Вот так легко настраивать DHCP!
Что такое DHCP
Во время создания локальной сети и настройки роутера вы наверняка хотя бы раз встречались с аббревиатурой DHCP. Данный интернет-протокол необходим для нормальной работоспособности любой сети, и в этой статье вы узнаете о том, что такое DHCP, как его включить и настроить.
Что это DHCP
DHCP или Dynamic Host Configuration Protocol дословно значит «Протокол динамической настройки узла». Он используется для автоматической настройки сети и присвоения каждому устройству в ней своего IP-адреса. Многие пользователи применяют данную технологию вместо ручного присвоения IP, потому что DHCP проще и надежнее. Он может назначить не только адрес, но и маску, шлюз и прописать DNS.
Когда появился DHCP
Впервые данный протокол появился в далеком 1993 году в виде концептуальной технологии. Лишь четыре года спустя он обзавелся полной документацией и первым названием – RFC 2131.
На данный момент DHCP используется по умолчанию во всех системах. Технологии для работы с IP-адресами существовали и до появления этого протокола, но ни одна из них не была столь же надежной. Они были не способны автоматически присваивать IP всем устройствам в сети и не имели таких же гибки настроек. В то время не хватало протокола, который не конфликтовал бы со всеми остальными и мог бы динамически присваивать адреса всем девайсам. Только DHCP в итоге позволил сделать это.
DHCP
Как работает DHCP
Протокол DHCP состоит из двух частей: клиентская и серверная.
После включения DHCP устройство самостоятельно запрашивает все необходимые данные от сервера и использует их для подключения к сети. По этому принципу работают все ваши компьютеры, телефоны, телевизоры, консоли и любые другие девайсы, которые могут подключаться к интернету. Практически каждая современная ОС поддерживает работу с DHCP.
Используем DHCP в локальной сети
Любой роутер, который стоит у вас дома, поддерживает работу с DHCP для создания локальной сети. Благодаря этому протоколу вам не нужно вручную настраивать подключение каждого устройства к вашему Wi-Fi или LAN-сети, задавая IP, шлюз, DNS и другие параметры. По умолчанию DHCP всегда включен как на роутере, так и на компьютере. Вы можете отключить его самостоятельно при необходимости. Если протокол по каким-либо причинам выключен или не работает, вы можете настроить его следующим образом:
Теперь осталось включить DHCP на компьютере. В ОС Windows 10 это делается так:
После этого ваш компьютер автоматически получит от сервера IP-адрес и другие данные для подключения к сети.
Использование DHCP в Интернете
Интернет-провайдеры часто применяют DHCP в своих сетях, чтобы выдавать глобальные адреса клиентам. Так как стандартные IPv4 постепенно заканчиваются из-за огромного количества устройств, подключенных к интернету, динамическое присвоение IP – отличный выход из ситуации.
Помимо этого, с помощью DHCP провайдеры выдают адреса DNS-серверов, которые пользователи просто могут не знать при настройке подключения к интернету.
Использование DHCP в Интернете
Ограничения DHCP
Для того, чтобы DHCP продолжал работать, его клиентская и серверная части должны быть постоянно активны. Если вы вручную зададите IP своему устройству, сервер не сможет его распознать. Из-за этого у вас появится два адреса на одном устройстве, вследствие чего начнется конфликт между ними и постоянные отключения интернета.
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.
Принципы работы протокола DHCP
DHCP — протокол автоматизации назначения IP-адреса клиенту. Он широко используется в современных сетях. В статье рассмотрим принципы работы, процесс DORA, основные опции и другие аспекты протокола.
Для чего нужен протокол DHCP
DHCP — протокол прикладного уровня модели TCP/IP, служит для назначения IP-адреса клиенту. Это следует из его названия — Dynamic Host Configuration Protocol. IP-адрес можно назначать вручную каждому клиенту, то есть компьютеру в локальной сети. Но в больших сетях это очень трудозатратно, к тому же, чем больше локальная сеть, тем выше возрастает вероятность ошибки при настройке. Поэтому для автоматизации назначения IP был создан протокол DHCP.
Впервые протокол был описан в 1993 году в документе RFC 1531, но с тех пор в описание вносились правки. На сегодняшний день основным документом, регламентирующим протокол, является RFC 2131. Помимо автоматизации процесса настройки IP, DHCP позволяет упростить диагностику подключения и переход из одной подсети в другую, оставляя уведомления для системного администратора в логах.
Принцип работы DHCP
Из вступления ясно, какие функции предоставляет DHCP, но по какому принципу он работает? Получение адреса проходит в четыре шага. Этот процесс называют DORA по первым буквам каждого шага: Discovery, Offer, Request, Acknowledgement.
Давайте подробнее рассмотрим DORA — принцип работы DHCP.
Протокол DHCP, получение адреса IP — DORA
Discovery, или поиск
Изначально клиент находится в состоянии инициализации (INIT) и не имеет своего IP-адреса. Поэтому он отправляет широковещательное (broadcast) сообщение DHCPDISCOVER на все устройства в локальной сети. В той же локальной сети находится DHCP-сервер. DHCP-сервер — это, например, маршрутизатор или коммутатор, существуют также выделенные DHCP-серверы.
Не всегда одну сеть обслуживает один DHCP-сервер, нередко организации устанавливают сразу несколько. Какие порты использует DHCP? Сервер всегда слушает 67 порт, ожидает широковещательное сообщение от клиента, а после его получения отправляет ответное предложение — DHCPOFFER. Клиент принимает сообщение на 68 порту.
Offer, или предложение
DHCP-сервер отвечает на поиск предложением, он сообщает IP, который может подойти клиенту. IP выделяются из области (SCOPE) доступных адресов, которая задается администратором.
Если имеются адреса, которые не должны быть назначены DHCP-сервером, область можно ограничить, указав только разрешенные адреса. Например, администратор может задать диапазон используемых IP-адресов от 192.0.0.10 до 192.0.0.255.
Бывает и так, что не все доступные адреса должны быть назначены клиентам. Например, администратор может исключить (exclude) диапазон 192.0.0.100 — 192.0.0.200 из используемой области. Такое ограничение называется исключением.
DHCP выделяет доступные IP-адреса из области только временно (об этом позже), поэтому нет гарантии, что при следующем подключении у данного клиента останется прежний IP. Но есть возможность назначить какому-либо клиенту определенный IP навсегда. К примеру, забронировать 192.0.0.10 за компьютером системного администратора. Такое сохранение IP для отдельных клиентов называют резервацией (reservation).
DHCPOFFER содержит IP из доступной области, который предлагается клиенту отправкой широковещательного (broadcast, «если вы тот, кто запрашивал IP-адрес, то доступен вот такой») или прямого (unicast, «вы запрашивали IP, предлагаю вот такой») сообщения. При этом, поскольку нужный клиент пока не имеет IP, для отправки прямого сообщения он идентифицируется по MAC-адресу.
Request, или запрос
Клиент получает DHCPOFFER, а затем отправляет на сервер сообщение DHCPREQUEST. Этим сообщением он принимает предлагаемый адрес и уведомляет DHCP-сервер об этом. Широковещательное сообщение почти полностью дублирует DHCPDISCOVER, но содержит в себе уникальный IP, выделенный сервером. Таким образом, клиент сообщает всем доступным DHCP-серверам «да, я беру этот адрес», а сервера помечают IP как занятый.
Acknowledgement, или подтверждение
Сервер получает от клиента DHCPREQUEST и окончательно подтверждает передачу IP-адреса клиенту сообщением DHCPACK. Это широковещательное или прямое сообщение утверждает не только владельца IP, но и срок, в течение которого клиент может использовать этот адрес.
Со схемой отправки сообщений разобрались, но, если в сети несколько DHCP-серверов, пославших предложение, какое из них выберет клиент? Хороший вопрос. В состоянии INIT, если клиент получает адрес впервые, он будет принимать только первое предложение IP. Однако, если клиент уже общался ранее с определенным DHCP-сервером, он отдаст предпочтение этому серверу и, наоборот, сервер выберет знакомого клиента.
Срок аренды
Когда DHCP-сервер выделяет IP из области, он оставляет запись о том, что этот адрес зарезервирован за клиентом с указанием срока действия IP. Этот срок действия называется срок аренды (lease time). Срок аренды может составлять от 24 часов до нескольких дней, недель или даже месяцев, он задается в настройках самого сервера.
Предоставление адреса в аренду, а не на постоянной основе необходимо по нескольким причинам. Во-первых, это разумное использование IP-адресов — отключенные или вышедшие из строя клиенты не резервируют за собой адрес. Во-вторых, это гарантия того, что новые клиенты при необходимости смогут получить уникальный адрес.
После получения адреса из области, клиент берет его в аренду на время, называемое T. Клиент переходит в связанное (BOUND) состояние и продолжает нормальную работу, пока не наступит время половины срока аренды — T1.
По наступлении T1 клиент инициализирует процедуру получения нового IP или обновления адреса — состояние RENEWING. Процесс повторного получения происходит по упрощенной схеме: клиент прямым сообщением запрашивает (DHCPREQUEST), а сервер подтверждает (DHCPACK) запрос. Время аренды начинает отсчитываться заново.
Если подтверждение (DHCPACK) от сервера не поступает, клиент снова запрашивает адрес, но только когда истекает половина T1. Если запрос адреса остается без ответа второй раз, клиент отправляет еще одно сообщение, когда истекает половина от T1/2 (25% от полного срока аренды). Следующий запрос будет отправлен после истечения еще половины оставшегося времени, потом еще половины. И так далее, пока не наступит T2, которое равняется 87,5%, или 7/8 от всего времени аренды. После T2 все попытки продлить аренду IP будут широковещательными. Это значит, что, если первый сервер по какой-то причине недоступен, на запрос адреса сможет ответить любой другой, и работа не будет прервана.
Три подхода к распределению адресов
Сервер назначает IP одним из трех основных способов.
Статическое распределение (static allocation). Почти как ввод адреса на каждом компьютере вручную. Отличие в том, что системный администратор задает нужные соответствия IP для MAC-адресов клиентов на самом DHCP-сервере. IP останется за клиентом, даже если тот выйдет из сети, отключится, перейдет в новую сеть и т.п.
Автоматическое распределение (automatic allocation). Сервер закрепляет IP из области за каждым клиентом навсегда. Срок аренды не ограничен.
Динамическое распределение (dynamic allocation). DHCP-сервер назначает адрес из области на определенное время, называемое сроком аренды. Такой подход полезен, если число доступных IP ограничено. IP назначается каждому клиенту при подключении к сети и возвращается в область, как только клиент его освобождает. В таком случае IP может отличаться при каждом подключении, но обычно назначается прежний.
Особые DHCP сообщения
Кроме DORA — четырех сообщений для получения адреса — DHCP использует и другие. Давайте рассмотрим каждое.
DHCPNAK. Нередко в источниках можно встретить написание DHCPNACK, что является неправильным, так как RFC 2131 регламентирует именно NAK. DHCPNAK отправляется сервером вместо окончательного подтверждения. Такой отказ может быть отправлен клиенту, если аренда запрашиваемого IP истекла или клиент перешел в новую подсеть.
DHCPRELEASE. Клиент отправляет это сообщение, чтобы уведомить сервер об освобождении занимаемого IP. Иными словами, это досрочное окончание аренды.
DHCPINFORM. Этим сообщением клиент запрашивает у сервера локальные настройки. Отправляется, когда клиент уже получил IP, но для правильной работы ему требуется конфигурация сети. Сервер информирует клиента ответным сообщением с указанием всех запрошенных опций.
Опции DHCP
Для работы в сети клиенту требуется не только IP, но и другие параметры DHCP — например, маска подсети, шлюз по умолчанию и адрес сервера. Опции представляют собой пронумерованные пункты, строки данных, которые содержат необходимые клиенту сервера параметры конфигурации. Дадим описания некоторым опциям:
Option 82 — ретрансляция DHCP-сервера
Option 82 — информация об агенте ретрансляции (relay agent information). Благодаря ретранслятору клиент и сервер могут общаться, находясь в разных подсетях. По умолчанию широковещательные сообщения не могут выходить за пределы текущего широковещательного домена (подсети). Внимательный читатель скажет, что выше мы писали, как клиент отправляет широковещательное сообщение DHCPDISCOVER всем доступным DHCP-серверам. А что если в сети нет DHCP?
Предположим, широковещательные сообщения не выходят за пределы подсети компании, которая не установила DHCP-сервер. В таком случае сообщение DHCPDISCOVER должно будет пропасть, и ни один компьютер компании не сможет выйти в интернет. Однако в реальности отсутствие DHCP-сервера не мешает выходу в сеть.
Значит ли это, что широковещательные сообщения каким-то образом выходят за пределы подсети? Не совсем. За пределы подсети выходят только широковещательные DHCP-сообщения. Это становится возможным благодаря агенту ретрансляции. Обычно в его роли выступает маршрутизатор или сервер. Ретранслятор получает сообщения от клиента в своей подсети, направляют его на DHCP-сервер, который тем же образом — через ретранслятор — отправляет ответ. Так ретранслятор выступает в качестве посредника между подсетями.
Опции DHCP для загрузки PXE
Протокол DHCP позволяет загрузку компьютера без использования носителя данных. Такая загрузка происходит с сетевой карты и называется PXE (Preboot eXecution Environment). Для конфигурации сетевой загрузки LEGACY BIOS PXE используются DHCP-опции 43, 60, 66 и 67.
Взаимодействие DHCP и DNS
Как мы упоминали выше, Option 6 — это сервер DNS. Давайте рассмотрим подробнее взаимодействие двух протоколов.
DNS (система доменных имен) отвечает за соответствие доменных имен и IP-адресов. Доменное имя — это не только адрес в интернете, например, selectel.ru, но также имя компьютера в локальной сети, например, Director PC. DNS проводит соединительную линию между IP и буквенно-числовым доменным именем компьютера или веб-сайта. DHCP занимается выделением и назначением IP из области. Очевидно, что два протокола должны тесно взаимодействовать между собой.
В статье мы уже говорили, что DHCP-сервер имеет область IP-адресов, которые допускается распределять между клиентами в сети. DNS-сервер занимается тем, что сопоставляет IP-адреса и доменные имена. Это не только имена сайтов, но и имена компьютеров в сети, (например, NetworkServer PC).
Если вы хотите создать свою локальную сеть на базе Linux, потому что это бесплатно и вы не хотите связываться Windows, то вы можете столкнуться с проблемой взаимодействия DNS и DHCP. Linux не имеет Active Directory, как в Windows, позволяющей тесно связать DHCP и DNS, избегая необходимости обращаться к клиенту каждый раз по IP. Однако способы организовать такую связь существуют и для свободной системы.
Первый вариант — настроить DHCP-сервер так, чтобы фиксировал адрес за клиентом. Второй вариант — настроить взаимодействие DHCP- и DNS- серверов. Первый вариант подходит, если область IP-адресов широкая и вы можете позволить себе фиксировать IP за каждым клиентом. Если же для вас такой метод будет расточительным, то необходимо дать двум серверам работать вместе.
Взаимодействие DHCP и DNS необходимо для того, чтобы DNS-сервер вовремя получал информацию о новом IP клиента и мог сопоставить его с именем клиента в сети. Если сервера не будет взаимодействовать, это чревато ошибками и недоступностью клиентов.
Настроить данное взаимодействие можно в четыре шага при помощи пакета dnsmasq, доступного в стандартных репозиториях Ubuntu и Debian. Мы не будем давать детальную инструкцию по осуществлению, а лишь кратко опишем каждый шаг.
Шаг 1 — конфигурация сети
В первую очередь необходимо определиться с компьютером, который будет выполнять роль сервера. Важно выбрать тот компьютер (Ubuntu Server или Ubuntu Desktop), который вы не планируете выключать слишком часто. Если после полной настройки вы решите выключить компьютер, то вся сеть тоже выключится.
Выбранному компьютеру необходимо назначить статический IP. Делается это редактированием конфигурационного файла в директории /etc/network/interfaces.
Шаг 2 — установка dnsmasq
Установите пакет dnsmasq командой из терминала:
А затем откройте файл конфигурации /etc/dnsmasq.conf. Файл конфигурации dnsmasq очень большой, но он содержит комментарии с объяснениями того, за что отвечает каждая настройка. Чтобы добавить требуемые настройки, откройте файл и удалите решетку (#), означающую комментарий, в начале нужных строк.
Шаг 3 — настройка фаервола
Для изменения настроек фаервола можно использовать Ubuntu Uncomplicated Firewall. Используйте следующие команды:
Шаг 4 — изменение настроек роутера
Зайдите в настройки вашего роутера из браузера, отключите DHCP для локальной сети, измените все настройки DNS так, чтобы они указывали на ваш только что настроенный сервер. Последнее действие — перезапуск сети на сервере. Для этого вы можете просто перезагрузить компьютер или использовать команды:
Недостатки протокола DHCP
DHCP имеет свои уязвимости. Основная заключается в четырех шагах, необходимых для получения IP. Процесс DORA подразумевает рассылку сообщений широковещательного типа, когда первый откликнувшийся DHCP-сервер получает возможность предложить IP из своей области. Если злоумышленник сможет использовать свой сервер, который даст самый быстрый ответ клиенту, то у него откроется возможность получить контроль над действиями пользователя в сети и нанести существенный ущерб.
Еще одна брешь в безопасности — в том, что DHCP использует UDP-протокол. UDP — протокол обмена датаграммами без установления соединения, а значит, и без шифрования. Передаваемая по UDP информация не защищена и может быть «подслушана», что также может быть использовано злоумышленниками.
Третий недостаток — вновь ненадежность UDP, но другого рода. UDP не обеспечивает гарантию доставки информации. Этот протокол допускает потери и ошибки, которые могут сказаться и на работе DHCP, в частности при PXE-загрузке.
Заключение
Мы рассмотрели основные принципы работы DHCP-серверов. Несмотря на недостатки и частые доработки, протокол DHCP широко используется в современных сетях. Также изучили процесс DORA, основные опции и другие аспекты протокола. Надеемся, эта статья оказалась вам полезна.