Протокол DHCP
Для выхода в сеть любому устройству (компьютеру, смартфону) нужен IP-адрес. В зависимости от способа подключения он может быть постоянным или меняющимся. В первом случае адрес присваивается на постоянной основе, а во втором – действует только в течение одного подключения. Такое подключение работает по протоколу DHCP. В статье мы расскажем, что это за протокол и как он работает, а также покажем, как подключить DHCP на Windows.
Какой IP-адрес может быть у устройства
IP-адрес устройства может быть статическим или динамическим.
Статический адрес присваивается на постоянной основе, а динамический выдается на время (например, на одну сессию). Для автоматической выдачи динамических адресов используется прокол DHCP.
Чтобы получить статический адрес, нужно заказать его у своего интернет-провайдера. В этом случае к сети вы будете всегда подключаться под одним и тем же IP-адресом. Если вы не заказывали эту услугу, то каждый раз при выходе в сеть будете подключаться под разными IP.
В первом случае пользователь с правами администратора сети делает настройку сетевого адаптера вручную — задает ему статический адрес. Во втором — динамический IP присваивается автоматически через протокол DHCP.
Что такое Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)
DHCP — это протокол прикладного уровня, который помогает назначать IP-адреса устройствам при подключении к серверу. Протокол DHCP автоматизирует выдачу адресов, а также их передачу следующим пользователям после отключения устройств или их перехода из одной подсети в другую. Протокол динамического присвоения IP-адресов функционирует по принципу DORA. DORA – это аббревиатура, которая обозначает названия этапов работы протокола DHCP:
- D – Discovery (обнаружение);
- O – Offer (предложение);
- R – Request (запрос);
- A – Acknowledge (подтверждение).
Протокол DHCP: принцип работы
- Discovery (обнаружение). На первом этапе сервер проверяет, в сети ли устройство. Технически этот процесс выглядит, как отправка отдельного запроса на универсальный адрес 255.255.255.255. Поскольку на этапе обнаружения у нового пользователя отсутствует свой IP, с его стороны отправляется MAC-адрес (уникальный идентификатор устройства) и IP 0.0.0.0.
- Offer (предложение). На втором этапе подключения подбираются доступные варианты сетевой конфигурации присоединенного устройства. Сервер, работающий по протоколу DHCP, подбирает предложения с возможными подключениями и отправляет их на устройство по его уникальному MAC-адресу. По итогу для подключения выбирается только один вариант (чаще всего именно последний доступный вариант присоединения к сети).
- Request (запрос). На третьем этапе подключения по DHCP отправляется запрос на подключение с устройства клиента. После того как клиент получил предложение со стороны сетевого адаптера, он отправляет запрос на присоединение к сети. Запрос включает в себя MAC-адрес клиента и IP, который отправил сервер на предыдущем этапе.
- Acknowledge (подтверждение). На четвертом этапе сервер подтверждает подключение устройства. Он отправляет по MAC-адресу клиента сообщения с данными параметров, с помощью которых устройство будет авторизовано в сети. После успешной автоматической проверки соответствия всех настроек, соединение становится активным. С этого момента устройство может обмениваться данными с сервером.
Особенности протокола
Плюс DHCP в том, что IP-адреса распределяются автоматически между устройствами, что облегчает работу администратора. Однако у протокола есть уязвимость: при распределении IP злоумышленник может перехватить данные или подставить свои. Несмотря на это, протокол повсеместно применяется во всем мире, так как на данный момент DHCP — это единственное решение для выдачи динамических IP-адресов при администрировании серверов.
Как работает протокол DHCP при обновлении арендных IP-адресов
Сервер, работающий по протоколу DHCP, присваивает IP-адреса устройствам в момент их подключения к сети. Затем происходит обмен данными. Однако система динамического образования подразумевает, что адреса выдаются в своего рода аренду на ограниченный период времени. Время, на которое сервер выдает устройству IP-адрес, настраивается администратором. Оно может быть равно как нескольким минутам, так и месяцам.
Можно подумать, что недостаток протокола DHCP — необходимость отключать пользователя от сети каждый раз, когда время действия выданного IP-адреса закончится. Однако это не так: обновить IP-адрес можно без разрыва соединения. Этот процесс проходит в два этапа:
После того как половина времени, отведенного на действие выданного IP-адреса, истечет, система автоматически подаст запрос на обновление. Технически это происходит так же, как и подключение по принципу DORA. Только процедура сразу начинается с этапа отправки запроса.
Если по запросу на обновление адреса от сервера не приходит ответная информация, то система продолжает отправлять запросы. Если пройдет 87,5% времени аренды IP-адреса, но он так и не обновится, система заново выполнит алгоритм подключения по принципу DORA с самого первого этапа. Это поможет избежать ситуации, когда под одним адресом одновременно синхронизируются два клиента.
Как включить DHCP на Windows 10
По умолчанию протокол DHCP уже включен на Windows. Однако, если по какой-то причине он отключился, вы можете настроить его заново по инструкции. Ниже мы расскажем, как это сделать на Windows 10.
Кликните Запустить, а затем ОК: Если статус клиента находится в состоянии «Выполняется» или «Активно», значит протокол DHCP уже настроен.
Галочкой отметьте пункты «Получить IP-адрес автоматически» и «Получить адрес DNS-сервера автоматически» и нажмите ОК:
Протокол DHCP
Этот раздел можно использовать для краткого обзора DHCP в Windows Server 2016.
Помимо этого раздела, доступна следующая документация по DHCP.
Протокол DHCP — это протокол клиента или сервера, который автоматически предоставляет узел протокола IP с его IP-адресом и другие связанные сведения о конфигурации, такие как маска подсети и шлюз по умолчанию. RFC 2131 и 2132 определяют протокол DHCP в качестве стандарта Internet Engineering Task Force (IETF), основанного на протоколе начальной загрузки (BOOTP), протокола, с помощью которого DHCP предоставляет много сведений о реализации. DHCP позволяет узлам получать необходимые сведения о конфигурации TCP/IP от DHCP-сервера.
Windows Server 2016 включает DHCP-сервер, который является необязательной ролью сервера сети, которую можно развернуть в сети для аренды IP-адресов и других сведений клиентам DHCP. все клиентские операционные системы на основе Windows включают dhcp-клиент как часть TCP/IP, а dhcp-клиент включен по умолчанию.
Зачем использовать DHCP?
Каждое устройство в сети на основе TCP/IP должно иметь уникальный IP-адрес одноадресной рассылки для доступа к сети и ее ресурсам. Без DHCP IP-адреса новых компьютеров или компьютеров, перемещаемых из одной подсети в другую, необходимо настроить вручную. IP-адреса для компьютеров, удаленных из сети, необходимо вручную освободить.
При использовании DHCP весь процесс автоматизирован и управляется централизованно. DHCP-сервер поддерживает пул IP-адресов и арендованный адрес любому клиенту с поддержкой DHCP при запуске в сети. Так как IP-адреса являются динамическими (арендованными), а не статическими (без постоянного назначения), адреса, которые больше не используются, автоматически возвращаются в пул для перераспределения.
Сетевой администратор устанавливает DHCP-серверы, которые сохраняют информацию о конфигурации TCP/IP и предоставляют клиентам с поддержкой DHCP в виде предложения аренды. DHCP-сервер хранит сведения о конфигурации в базе данных, которая включает в себя:
- Допустимые параметры конфигурации TCP/IP для всех клиентов в сети.
- Допустимые IP-адреса, поддерживаемые в пуле для назначения клиентам, а также исключенные адреса.
- Зарезервированный IP-адрес адреса, связанные с конкретными клиентами DHCP. Это обеспечивает единообразное назначение одного IP-адреса одному клиенту DHCP.
- Срок действия аренды или период времени, в течение которого IP-адрес может быть использован до продления срока аренды.
Клиент с поддержкой DHCP при принятии предложения аренды получает:
- Допустимый IP-адрес для подсети, к которой подключается.
- Запрошенные параметры DHCP, которые являются дополнительными параметрами, настроенными DHCP-сервером для назначения клиентам. Некоторые примеры параметров DHCP: маршрутизатор (шлюз по умолчанию), DNS-серверы и доменное имя DNS.
Преимущества DHCP
DHCP предоставляет следующие преимущества.
- Конфигурация надежных IP-адресов. DHCP свертывает ошибки конфигурации, вызванные ручной конфигурацией IP-адресов, например типографскими ошибками, или конфликты адресов, вызванные назначением IP-адреса более чем одному компьютеру одновременно.
- Сокращенное администрирование сети. Служба DHCP включает следующие функции для сокращения сетевого администрирования:
- Централизованная и автоматизированная конфигурация TCP/IP.
- Возможность определять конфигурации TCP/IP из центрального расположения.
- Возможность назначать полный диапазон дополнительных значений конфигурации TCP/IP с помощью параметров DHCP.
- Эффективная обработка изменений IP-адресов для клиентов, которые должны обновляться часто, например для портативных устройств, которые перемещаются в разные места в беспроводной сети.
- Пересылка начальных сообщений DHCP с помощью агента ретранслятора DHCP, что устраняет необходимость в DHCP-сервере для каждой подсети.