Служба DHCP

DHCP
DHCP упрощает администрирование и управляет IP адресами в сети, автоматизирует процесс конфигурации сети.
DHCP поддерживает:
Совместную работу с Active Directory и DNS.
Мониторинг и статистику подключения.
Широковещительную рассылку при выделении адресов.
Динамическое обновление службы DNS.
Обнаружение других DHCP серверов.

Способы распределения IP-адресов
Протокол DHCP предоставляет три способа распределения IP-адресов:
1) Ручное распределение — администратор присваивает устройству-клиенту предварительно выделенный IPv4-адрес, в то время как DHCPv4 только передаёт IPv4-адрес к устройству;
2) Автоматическое распределение — DHCPv4 автоматически присваивает устройству постоянный статический IPv4-адрес, выбирая его из пула доступных адресов. При автоматическом распределении отсутствует понятие аренды, и устройству выделяется адрес на постоянное использование;
3) Динамическое распределение — DHCPv4 динамически присваивает или выдаёт в аренду IPv4-адрес из пула адресов на ограниченный период времени — по выбору сервера или до тех пор, пока у клиента есть необходимость в адресе.
Протокол DHCP доступен как для IPv4 (DHCPv4), так и IPv6 (DHCPv6). Протокол DHCPv4 динамически присваивает или выдает в аренду IPv4-адрес из пула адресов на ограниченное время.
Механизм DHCPv4 позволяет осуществлять обмен несколькими различными пакетами между сервером и клиентом, что позволяет арендовать действующую информацию об адресации на определенный период времени.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol
Для работы протокола DHCP требуется сервер и клиент.
DHCP сервер – это сервер который раздает ip адреса и параметры компьютерам в сети, соответственно на нем и задаются настройки раздачи ip адресов и сетевых параметров.
DHCP клиент – это приложение установленное на клиентских компьютерах, которое обращается к DHCP серверу для получения ip адреса и соответствующих параметров. Во всех операционных системах по умолчанию установлен клиент DHCP, например в Windows он выглядит в виде службы с логичным названием DHCP-клиент.
Передача данных производится при помощи протокола UDP, при этом сервер принимает сообщения от клиентов на порт 67 и отправляет сообщения клиентам на порт 68.

Создание области DHCP.
Область (scope) DHCP — административная группа, идентифицирующая полные последовательные диапазоны возможных IP-адресов для всех клиентов DHCP в физической подсети. Области определяют логическую подсеть, для которой должны предоставляться услуги DHCP, и позволяют серверу задавать параметры конфигурации, выдаваемые всем клиентам DHCP в подсети.
Область должна быть определена прежде, чем клиенты DHCP смогут использовать сервер DHCP для динамической конфигурации TCP/IP.
^ Пул адресов. Если определена область DHCP и заданы диапазоны исключения, то оставшаяся часть адресов называется пулом доступных адресов (address pool) (в пределах области). Эти адреса могут быть динамически назначены клиентам DHCP в сети.
^ Диапазоны исключения. Диапазон исключения (exclusion range) — ограниченная последовательность IP-адресов в пределах области, которые должны быть исключены из предоставления службой DHCP.

DHCP
Резервирование. Резервирование (reservation) позволяет назначить клиенту постоянный адрес и гарантировать, что указанное устройство в подсети может всегда использовать один и тот же IP-адрес.
Суперобласти. Это понятие, используемое в Диспетчере DHCP, которое задает множество областей, сгруппированных в отдельный административный объект — суперобласть (superscope). Суперобласти полезны для решения различных задач службы DHCP.
^ Арендные договоры. Арендный договор (lease) — отрезок времени, определяющий период, во время которого клиентский компьютер может использовать назначенный IP-адрес. При выдаче арендного договора он становится активным. В момент половины срока действия арендного договора клиент должен возобновить назначение адреса, обратившись к серверу повторно. Продолжительность арендного договора влияет на частоту обновления арендных договоров (интенсивность обращений к серверу).

Формат сообщений

Опции DHCP.
Опции DHCP — дополнительные параметры настройки клиентов, которые сервер DHCP может назначать при обслуживании арендных договоров клиентов DHCP.
Например, IP-адреса маршрутизатора или шлюза по умолчанию, серверов WINS или серверов DNS обычно предоставляются для каждой области или глобально для всех областей, управляемых сервером DHCP. Кроме стандартных опций, сервер DHCP Microsoft позволяет определять и добавлять пользовательские опции.

DHCP
Прежде чем будет назначен адрес, сервер DHCP и клиент должны обменяться сообщениями:
DHCPDISCOVER - клиент ищет сервер DHCP;
DHCPOFFER - DHCP получает запрос и предлагает клиенту IP адрес;
DHCPREQUEST - клиент запрашивает данный адрес;
DHCPACK - DHCP подтверждает о аренде адреса;
DHCPNACK - DHCP отклоняет запрос адреса.
Сообщения, исходящие от клиента
(DHCPDISCOVER, DHCPREQUEST),являются сообщениями
широковещательной рассылки, что позволяет всем DHCPv4 серверам в сети узнать о запросе клиента и приёме клиентом информации об адресации.
Сообщения, исходящие от сервера DHCPv4 (DHCPOFFER, DHCPACK), посылаются как одноадресная рассылка непосредственно клиенту, запрашивающему эту информацию.
При продлении аренды и от клиента, и от сервера - одноадресная рассылка.

Опции DHCP
Опции DHCP обеспечивают для клиентов такие дополнительные параметры конфигурации, как адреса DNS или WINS-сервера со сроком аренды адресов. Например, когда свойства TCP/IP клиентского компьютера отконфигурированы для автоматического получения адресов DNS-сервера, то для извлечения адреса или списка адресов DNS-серверов этот компьютер применяет опции DHCP, отконфигурированные на DHCP-сервере.
Доступно более 60 стандартных опций DHCP. В конфигурации IPv4 чаще всего используются следующие:
■ 003 Маршрутизатор (Router)
Предпочитаемый список IРv4-адресов для маршрутизаторов в той же подсети, где расположены DHCP-клиенты. При необходимости клиент может обращаться к этим маршрутизаторам для пересылки IРv4-пакетов на удаленные узлы.
■ 006 DNS-серверы (DNS Servers)
IP-адреса серверов имен DNS, к которым могут обращаться DHCP-клиенты для разрешения запросов доменных имен узлов.

Опции DHCP
■ 015 DNS-имя домена (DNS Domain Name)
Эта опция указывает имя домена, которое должны использовать
DHCP-клиенты при разрешении неквалифицированных имен в процессе разрешения доменных именDNS. Данная опция также позволяет клиентам выполнять динамические обновленияDNS.
■ 044 WINS/NBNS-серверы (WINS/NBNS Servers)
IРv4-адреса основного и дополнительного WINS-серверов, используемых DHCP-клиентом.
■ 046 Тип узла WINS/NBT (WINS/NBT Node Туре)
Предпочитаемый метод разрешения имен NetBIOS для DHCP-клиента, например, 0x1=6- узел - для узла широковещания, или 0 х 8 = h - узел — для гибридного узла с подключением широковещания и «точка-точка».
■ 051 Аренда (Lease)
Опция, назначающая особый срок аренды лишь для клиентов удаленного доступа. Зависит от данных пользовательского класса такого типа клиента.

Обнаружение DHCP
Вначале клиент выполняет широковещательный запрос по всей физической сети с целью обнаружить доступные DHCP-серверы. Он отправляет сообщение типа DHCPDISCOVER, при этом в качестве IP-адреса источника указывается 0.0.0.0, а в качестве адреса назначения — широковещательный адрес 255.255.255.255.
Клиент заполняет несколько полей сообщения начальными значениями:
В поле xid помещается уникальный идентификатор транзакции, который позволяет отличать данный процесс получения IP-адреса от других, протекающих в то же время.
В поле chaddr помещается аппаратный адрес клиента.
В поле опций указывается последний известный клиенту IP-адрес. В данном примере это 192.168.1.100. Это необязательно и может быть проигнорировано сервером.
Сообщение DHCPDISCOVER может быть распространено за пределы локальной физической сети при помощи специально настроенных агентов ретрансляции DHCP, перенаправляющих поступающие от клиентов сообщения DHCP серверам в других подсетях.

Предложение DHCP
Получив сообщение от клиента, сервер определяет требуемую конфигурацию клиента в соответствии с указанными сетевыми установленными администратором настройками. В данном случае DHCP-сервер согласен с запрошенным клиентом адресом 192.168.1.100. Сервер отправляет ему ответ, в котором предлагает конфигурацию.
Предлагаемый клиенту IP-адрес указывается в поле yiaddr. Прочие параметры указываются в виде опций в соответствующем поле.
Это сообщение DHCP-сервер отправляет хосту, пославшему DHCPDISCOVER, на его MAC, при определенных обстоятельствах сообщение может распространяться как широковещательная рассылка. Клиент может получить несколько различных предложений DHCP от разных серверов; из них он должен выбрать то, которое его «устраивает».

Предложение аренды
Все DHCP сервера, перехватившие запрос клиента, посылают ему свое предложение – IP адрес, в котором содержится следующая информация:
мак адрес клиента,
предлагаемый IP адрес,
маска подсети,
длительность аренды,
идентификатор сервера.
Это сообщение посылается также широковещанием. В ситуации, если нет работающих в сети DHCP серверов, клиент ждет предложения 1 секунду, потом 9 секунд, потом 13 секунд, потом 16 секунд. Если ответа не получено, то повторное сообщение – через 5 минут.

Запрос DHCP
Выбрав одну из конфигураций, предложенных DHCP-серверами, клиент отправляет запрос DHCP. Он рассылается широковещательно; при этом к опциям, указанным клиентом в сообщении DHCPDISCOVER, добавляется специальная опция — идентификатор сервера — указывающая адрес DHCP-сервера, выбранного клиентом.