Протокол dhcp
Долгое время в IP-сетях адреса узлов назначались исключительно вручную. Эта практика популярна и теперь, однако у администратора сети сейчас есть выбор, так как он может автоматизировать эту процедуру, воспользовавшись протоколом динамического конфигурирования хостов (Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP).
Работа протокола DHCP основана на том, что в сети имеется сервер, который распределяет IP-адреса конечным узлам, запрашивающим это назначение у DHCP-сервера. Администратор в этом случае конфигурирует только сам DHCP-сервер, который может быть как конечным узлом сети, так и маршрутизатором.
DHCP-сервер может работать в различных режимах:
ручное назначение статических адресов;
автоматическое назначение статических адресов;
автоматическое распределение динамических адресов.
Во всех режимах администратор при конфигурировании DHCP-сервера сообщает ему один или несколько диапазонов IP-адресов, причем все эти адреса относятся к одной сети, то есть имеют одно и то же значение в поле номера сети.
В ручном режиме администратор, помимо пула доступных адресов, снабжает DHCP-сервер информацией о жестком соответствии IP-адресов физическим адресам или другим идентификаторам клиентских узлов. DHCP-сервер, пользуясь этой информацией, всегда выдает определенному DHCP-клиенту один и тот же назначенный ему администратором IP-адрес (а также набор других конфигурационных параметров).
В режиме автоматического назначения статических адресов DHCP-сервер самостоятельно, без вмешательства администратора произвольным образом выбирает клиенту IP-адрес из пула наличных IP-адресов. Адрес дается клиенту из пула в постоянное пользование, то есть между идентифицирующей информацией клиента и его IP-адресом по-прежнему, как и при ручном назначении, существует постоянное соответствие. Оно устанавливается в момент первого назначения DHCP-сервером IP-адреса клиенту. При всех последующих запросах сервер возвращает клиенту тот же самый IP-адрес.
При динамическом распределении адресов DHCP-сервер выдает адрес клиенту на ограниченное время, называемое сроком аренды. Когда компьютер, являющийся DHCP-клиентом, удаляется из подсети, назначенный ему 1Р-адрес автоматически освобождается. Когда компьютер подключается к другой подсети, то ему автоматически назначается новый адрес. Ни пользователь, ни сетевой администратор не вмешиваются в этот процесс.
Это дает возможность впоследствии повторно использовать этот IР-адрес для назначения другому компьютеру. Таким образом, помимо основного преимущества DHCP — автоматизации рутинной работы администратора по конфигурированию стека TCP/IP на каждом компьютере, — динамическое разделение адресов в принципе позволяет строить IP-сеть, количество узлов в которой превышает количество имеющихся в распоряжении администратора IР-адресов.
DHCP-сервер может назначать хостам не только IP-адреса, но и другие параметры конфигурации их стека TCP/IP, например адреса DNS-серверов, адрес маршрутизатора по умолчанию, имена домена, к которому принадлежит хост.
Таблицы маршрутизации
Рассмотрим, как маршрутизаторы организуют доставку IP-пакетов от узла-источника до узла назначения. Для этого мы будем использовать пример составной IP-сети, показанной на рис. 9.11.
Рис. 9.11. Маршрутизация пакетов в составной IP-сети
Составная сеть в нашем примере состоит из пяти сетей N1-N5 и трех маршрутизаторов R1-R3. Все сети являются сетями Ethernet, построенными на коммутаторах. Для упрощения рассуждений будем считать, что все интерфейсы коммутаторов и маршрутизаторов представляют собой интерфейсы Fast Ethernet. Все сети имеют номера, причем маски этих адресов соответствуют классу номера сети, опять же для того, чтобы не усложнять картину. Это значит, что сети класса С 193.201.5.0,195.20.12.0 и 212.107.200.0 имеют маску 255.255.255.0, а сеть класса А 15.0.0.0 имеет маску 255.0.0.0. На рисунке также подразумевается, что маршрутизатор R2 связан с некоторым (не показанным на рисунке) маршрутизатором интернет-провайдера, через который идет обмен трафиком данной составной сети с остальной частью Интернета (границы Интернета — понятие условное, раз наша составная сеть доступна для обмена со всякой другой сетью, также подключенной к Интернету, то и она является частью Интернета).
Как видно из рисунка, топология сети не является древовидной, она включает петлю R1 — N2 — R2 — N4 — R3 — N3 — R1. Поддержка составных сетей с произвольной топологией связей является одним из важных и очень полезных свойств IP-сетей, это повышает производительность и надежность составной сети и облегчает ее проектирование и развитие. Как вы помните, таким свойством обладают не все технологии, мы рассматривали коммутируемую технологию Ethernet, в которой топология сети всегда должна быть древовидной, то есть без петель, иначе простой способ построения таблиц продвижения коммутаторов на основе слежения за проходящим трафиком перестанет правильно работать.
Для того чтобы поддерживать произвольную топологию связей и обеспечивать при этом рациональное продвижение IP-пакетов от источника до узла назначения, IP-маршрутизаторы используют таблицы маршрутизации, позволяющие выяснить, на какой выходной интерфейс нужно передать пришедший IP-пакет. Основой таблиц маршрутизации являются записи наподобие следующей.
IP-адрес назначения |
Маска адреса назначения |
IР-адрес следующего маршрутизатора |
212.107.200.0 |
255.255.255.0 |
15.0.0.2 |
Эта запись говорит о том, что если в маршрутизатор поступает пакет с адресом назначения, у которого старшая часть равна 212.107.200, то его нужно передать следующему маршрутизатору с адресом интерфейса 15.0.0.2. Мы еще вернемся к деталям таблиц маршрутизации и их использования, а сейчас рассмотрим их более общее свойство.
Таблицы маршрутизации напоминают таблицы продвижения Ethernet-коммутаторов, так как те и другие оперируют адресами назначения (пакетов или кадров). Однако между этими таблицами имеется и несколько принципиальных отличий, одно из которых состоит в том, что таблицы маршрутизации строятся иным способом, нежели пассивное наблюдение за проходящим трафиком.
Существует два основных способа построения таблиц маршрутизации: ручной и автоматический, при этом формат результирующей таблицы является одним и тем же.