Как функционира DHCP

За да може компютърът да функционира свободно в мрежата, трябва да му бъде зададен индивидуален IP адрес. Това е набор от 4 числа, разделени с точки, подобно на начина, по който пощенският адрес посочва държавата, града, улицата и къщата. Той се използва за установяване на връзка с други устройства в мрежата. Използват се две версии: IPv4 и IPv6. IPv4 се изписва, както по-горе: 185.112.240.614. Що се отнася до IPv6, той е четири пъти по-дълъг и изглежда по следния начин: 2002:0BA7:AC30:0001:0110:0000:0101:00DA. Може би ще попитате - какво общо има това с IP? Защо ни е необходим мрежовият протокол DHCP?
 

Какво е DHCP

Всички хостове, свързани с интернет, използват този протокол. Всеки компютър, телефон или джаджа има два вида IP адреси. Вътрешният адрес се вижда само от устройствата в локалната мрежа, това е ограничена група от устройства или джаджи. Външният дава достъп до глобалната мрежа.
IP адресите също се разделят на два вида. Статичен - това е постоянен адрес, обвързан с един компютър за дълго време, той е нает. С развитието на технологиите такива "номера" станаха недостатъчни, затова беше разработена система от динамични IP адреси. Те се променят всеки път, когато дадено устройство се свързва към мрежата. При прекъсване на връзката адресът се освобождава и се дава на друго устройство, което току-що се е свързало с интернет.
Статичен адрес може да се зададе ръчно, ако имате администраторски права. Динамичният адрес се получава автоматично чрез DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), без да е необходима човешка намеса.
 

Какво прави протоколът DHCP

Динамичният мрежов протокол за конфигуриране на хостове е набор от правила и последователни действия. Те определят как устройствата в една и съща мрежа комуникират помежду си и обменят информация.
DHCP работи по модела клиент-сървър. Той автоматично присвоява IP адреси на устройствата, за да могат те да комуникират в мрежата.
 

Основни понятия при конфигуриране

Клиентът е устройство, което се нуждае от IP адрес, за да се свърже с мрежата. То може да бъде мобилен телефон, таблет, лаптоп или персонален компютър.
Сървърът е компютър, който разпределя IP адресите на клиентите и контролира дали двама клиенти не получават един и същ IP адрес.
DHCP не само осигурява автоматично конфигуриране на IP адресите, но и опростява процеса на диагностика на връзката и превключване между различни подмрежи. Той също така оставя записи в регистрационните файлове, така че системните администратори да са наясно какво се случва.
 

Малко история

Всичко започва през 1993 г., когато първоначално е описан протоколът DHCP. Той е документиран в RFC 1531 и оттогава е претърпял някои промени. Днес обаче най-важният документ, който урежда този протокол, е RFC 2131.
 

Особености на протокола

• DHCP сървърът поддържа пул от IP адреси и ги разпределя между клиентите. Вместо да се присвояват статични адреси, IP адресите се отдават под наем динамично и когато вече не са необходими, те автоматично се връщат в пула за бъдещо използване.
• Мрежовият администратор конфигурира DHCP сървъри, които съхраняват информация за конфигурацията на TCP/IP и я предлагат на клиентите, когато те се свързват с мрежата.
• DHCP сървърът съхранява списък с валидни IP адреси, които могат да бъдат присвоени на клиентите в пула. Този списък включва и адреси, които не са налични за присвояване.
• Конкретни IP адреси могат да бъдат запазени и за конкретни DHCP клиенти.
• Базата данни на DHCP сървъра определя и продължителността на наема на IP адреса, т.е. времето, през което клиентът може да използва този адрес, преди договорът за наем да бъде подновен.

Когато клиент с активиран DHCP наеме IP адрес, му се предоставя IP адресът на подмрежата, свързана с неговата връзка; настройките на DHCP (маршрутизатор (шлюз по подразбиране), DNS сървър и домейн).
 

Принципи на работа на протокола DHCP

Протоколът DHCP е разделен на клиентска и сървърна част, които изпълняват важни задачи. Сървърът отговаря за конфигурирането на мрежата и издаването на IP адреси. Клиентската част отговаря за свързването към мрежата чрез изпращане на заявки до сървъра за настройки, IP адрес, шлюз, маска и DNS сървъри.
 

Етапи на обмен на данни

Обменът на данни може да бъде категоризиран в четири основни етапа:

• Откриване - Клиентът изпраща заявка до сървъра. До всички устройства в подмрежата се изпраща съобщение DHCPDISCOVER. Тези заявки се наричат излъчвани заявки. Само DHCP сървърът може да отговори на това съобщение.
• Оферта - сървърът отговаря на клиента със съобщение DHCPOFFER, съдържащо свободен IP адрес. Ако няколко сървъра изпратят отговори едновременно, клиентът може да избере някой от тях. След това клиентът комуникира само с избрания сървър.
• Заявка - Клиентът потвърждава настройките на сървъра, като изпраща съобщение DHCPREQUEST до всеки DHCP сървър в мрежата със своя IP адрес. Сървърите разбират, че този IP адрес вече е зает и не го предлагат на други клиенти.
• Потвърждаване - сървърът потвърждава заявката на клиента, че IP адресът е обвързан с определено устройство за определен период от време, и изпраща на клиента съобщение DHCPACK с данни за адреса, датата на изтичане на валидността му и други мрежови настройки.

Когато клиентът се свърже за първи път, той избира първия наличен DHCP сървър. Но ако устройството вече се е свързвало с тази мрежа преди, когато се свърже отново, то ще избере DHCP сървъра, с който е комуникирало за първи път.
Ако клиентът се премести в нова подмрежа и трябва да промени своя IP адрес, той изпраща съобщение DHCPRELEASE до сървъра. DHCP сървърът отбелязва избрания адрес като свободен. Мрежовите настройки на клиента също се запазват, което позволява на устройството да използва отново този IP адрес, ако е необходимо. Можете ръчно да отмените освобождаването на определен адрес, като използвате командата ipconfig/release.
Когато сървърът и клиентът се намират в различни подмрежи, комуникацията може да се осъществи с помощта на DHCP relay. Това позволява да се предават заявки и отговори между различни мрежи, така че клиентите да могат да получават IP адреси дори в такива случаи.
 

Методи за разпределяне на IP адреси в DHCP

Съществуват три начина за присвояване на IP адреси в DHCP:

• Фиксирано - ръчно задаване. В този случай администраторът на DHCP сървъра ръчно задава съпоставянето между MAC адреса и IP адреса на всяко устройство. Този метод е полезен в малки мрежи, в които всички MAC адреси са известни.
• Автоматично - позволява на всяко устройство автоматично да получи IP адрес. Той се издава за неограничен период от време и остава непроменен, докато клиентът не се откаже от него. Този метод често се използва в организации, където не се изисква гъвкавост при задаването на IP адреси.
• Динамично - DHCP сървърът предоставя на клиента всеки наличен IP адрес от определен диапазон. Тези адреси не са свързани с конкретни устройства и са предназначени за ситуации, при които броят и съставът на потребителите в мрежата се променят постоянно. Едно Wi-Fi кафене придобива определен брой IP адреси и ги разпределя при необходимост. DHCP сървър издава IP адреси на посетителите, които се присъединяват към мрежата.

За да може DHCP да работи, и клиентската, и сървърната страна трябва да са винаги активни.
 

Недостатъци на протокола DHCP

За да активирате DHCP, трябва предварително да конфигурирате устройството си. Съвременните джаджи обаче могат да го направят сами.
В случай на статичен IP адрес, другото мрежово оборудване трябва да го запази, за да могат други устройства да се свързват към него без проблеми. Затова в такива ситуации е по-добре да се използва ръчно конфигуриране.
Използването на DHCP може да бъде неудобно за компютър, до който често се налага да се осъществява отдалечен достъп. След рестартиране на компютъра IP адресът ще се промени и настройката ще трябва да се зададе отново ръчно. В този случай се препоръчва да зададете и статичен IP адрес.
 

Заключение

За да работи в мрежа, компютърът се нуждае от IP адрес, който да го идентифицира сред другите устройства. IP адресът може да бъде статичен, когато се задава ръчно, или динамичен, когато се задава автоматично чрез протокола DHCP. DHCP (протокол за динамично конфигуриране на хостове) се използва за автоматично присвояване на IP адреси в мрежата. Сървърът може да присвои IP адрес на клиент по фиксиран, автоматичен или динамичен начин в зависимост от зададените параметри.
Използването на DHCP осигурява удобство и автоматизация при задаването на IP адреси, което опростява работата в мрежа.