что такое dora сети
Основная информация по протоколу динамической конфигурации хостов DHCP
DHCP расшифровывается, как Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической конфигурации хостов. Компьютеру, для того, чтобы он мог работать в сети нужно получить IP-адрес.
Есть два варианта назначения IP-адресов. Во-первых, IP-адреса можно назначать вручную, это удобно делать, когда в сети мало компьютеров, например, дома или в небольшой организации. Но если в вашей сети сотни или тысячи компьютеров назначить на каждый IP-адрес вручную практически невозможно. Для этого необходимы методы автоматического назначения IP-адресов. Как раз протокол DHCP предоставляет такую возможность. Это позволяет существенно снизить трудозатраты по настройке сетевых параметров в компьютерах в больших сетях.
С другой стороны, чтобы использовать протокол DHCP необходимо создать соответствующую инфраструктуру, создать в сети DHCP сервер и поддерживать его. Другой недостаток DHCP в том, что одному и тому же компьютеру в разное время DHCP сервер может назначать разные IP-адреса.
Работа протокола DHCP
DHCP работает по модели клиент-сервер. Клиент это компьютер, который получает IP-адрес автоматически. А сервер DHCP это компьютер, который раздает ip-адреса и следит за тем, чтобы один и тот же ip-адрес не был выдан двум клиентам, в противном случае они не смогут работать с сетью. Для того, чтобы получить ip-адрес, клиент и сервер обмениваются между собой сообщениями DHCP в режиме запрос-ответ.
Получение IP-адреса
Рассмотрим, как происходит получение IP-адреса по протоколу DHCP. Когда клиент включается, у него нет никакой информации о той сети в которой он находится. Его первая задача узнать, где находится DHCP сервер. Для этого он посылает сообщение DHCP DISCOVER.
Сервер, после того, как получил сообщение DHCP DISCOVER в ответ посылает сообщение DHCP OFFER. В сообщение DHCP сервер включает ip-адрес, который предлагает использовать клиенту.
Клиент в ответ посылает сообщение DHCP REQUEST с тем же самым ip-адресом.
На следующем шаге сервер посылает подтверждающее сообщение DHCP ACK, куда еще раз включается ip-адрес. После этого клиент может использовать ip-адрес для работы в сети. Проще всего запомнить процесс получения ip-адреса по протоколу DHCP по первым буквам DHCP сообщений DORA (Discover, Offer, Request, Ack).
Кроме тех сообщений, которые мы рассмотрели, есть и другие сообщения.
Зачем нужно четыре шага?
Зачем нужно 4 шага? Ведь на первый взгляд достаточно трёх шагов. Ответ на этот вопрос Вы узнаете из видео на 3:40 минуте.
Назначение адресов в DHCP
DHCP сервер может использовать 2 способа назначения адресов компьютерам.
Время аренды в DHCP
DHCP сервер выделяет IP-адрес компьютера на некоторое ограниченное время, которое называется временем аренды (lease time). Время аренды может быть разное от нескольких минут, до нескольких часов и даже суток в зависимость от потребности конкретной сети и конкретной организации.
Обновление аренды IP-адреса
После того, как время арены закончилось, ip-адрес освобождается и DHCP сервер может отдать его другому клиенту. Но что делать, если текущий клиент хочет использовать этот IP-адрес дальше? Для этого клиенту необходимо продлить аренду, обычно клиенты начинают это делать после того, как пройдет половина времени аренды, для продления аренды используется специальная сокращенная процедура получения IP-адреса. Так как клиент уже знает свой IP-адрес он сразу пересылает серверу сообщение DHCP request в котором указывает этот ip-адрес и если все нормально, то сервер в ответ высылает сообщение DHCP ACK, которое подтверждает, что клиент может использовать этот ip-адрес дальше.
Прекращение использования адреса
После того, как компьютер перестал работать с сетью, например при выключении, ему необходимо сказать об этом DHCP серверу, для этого используется сообщение DHCP Release. После получения такого сообщения DHCP сервер может отдать этот ip-адрес какому-нибудь другому компьютеру в сети.
Все современные операционные системы автоматически отправляют сообщения DHCP Release при выключении, никаких дополнительных действий от пользователя не требуется.
Если сообщение DHCP Release не будет отправлено, например в случае, когда компьютер выключен некорректно или произошел сбой в операционной системе, то DHCP сервер будет считать, что этот адрес занят пока не закончится время аренды и только после окончания времени аренды он может отдать этот ip-адрес другому компьютеру.
Конфигурационная информация
Компьютеру, для корректной работы в сети, обычно, нужен не только ip-адрес. Нужно знать маску подсетей и маршрутизатор по умолчанию. Также, хорошо узнать адреса серверов имен. DHCP позволяет передать эти и другие сведения о конфигурации сети с помощью опций. Опции включаются в пакет DHCP и передаются вместе с ip-адресом. Кроме маски подсети и маршрутизатора по умолчанию, обычно передается адрес DNS серверов, которые используются для разрешения имен, адреса серверов времени, какие-либо полезные локальные маршруты, а также другая конфигурационная информация.
Поиск DHCP сервера в сети
Если Вы используете DHCP для назначения ip-адресов своей сети, то при планировании сети необходимо обращать внимание на то, где расположен DHCP сервер. Он должен располагаться в той же самой подсети, что и клиенты, которые будут получать ip-адреса по протоколу DHCP.
Почему так происходит? Клиент DHCP при включении не знает, где находится DHCP сервер и отправляет запрос DHCP Discover на широковещательный адрес.
Его получают все компьютеры, которые находятся в данной подсети в том числе и DHCP сервер.
Чтобы решить эту проблему, используется DHCP Relay. Это специальная конфигурация маршрутизаторов или маршрутизирующих коммутаторов, которые позволяют им передавать широковещательный трафик, но не весь, а только тот, который относится к протоколу DHCP. Если наш маршрутизатор способен работать в режиме DHCP Relay, то он передаст сообщение DHCP Discover от клиента к DHCP серверу, который находится в другой сети.
И только в этом случае DHCP сервер может выдать ip-адрес клиенту, который находится за маршрутизатором.
Заключение
Протокол DHCP используется для автоматического назначения IP-адресов и другой конфигурационной информации. Протокол DHCP использует архитектуру клиент-сервер и работает в режиме запрос ответ. Чтобы получить IP-адрес используются 4 DHCP сообщения, сокращенно DORA. DHCP сервер выдает адреса на ограниченный срок (срок аренды). Чтобы DHCP сервер мог выдавать ip-адреса клиентам, он должен находиться с ними в одной подсети или необходимо использовать DHCP Relay на маршрутизаторах и коммутаторах.
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.
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.