15.4.6 Протокол динамической настройки сетевого узла (Dynamic Host Configuration Protocol, dhcp)
Служба протокола динамической настройки узла (DHCP) для IPv4 автоматизирует назначение адресов IPv4, масок подсети, шлюзов и других сетевых параметров IPv4. Это называется динамической адресацией. Альтернативой динамической адресации является статическая адресация. При использовании статической адресации администратор сети вручную вводит данные IP-адресов на узлах.
При подключении узла к сети устанавливается связь с DHCP-сервером и запрашивается адрес. DHCP-сервер выбирает адрес из заданного диапазона адресов, который называется пулом, и назначает его (сдает в аренду) узлу.
В более крупных сетях, а также в сетях с часто меняющимися пользователями адреса предпочтительно назначать с помощью DHCP. Могут появиться новые пользователи, которым нужно подключиться к сети. А другим пользователям могут установить новые компьютеры, которые также требуют подключения. Вместо использования статической адресации для каждого соединения намного эффективнее автоматически назначать IPv4-адреса с помощью DHCP.
DHCP может выделять IP-адреса на настраиваемый период времени, называемый периодом аренды. Период аренды является важным параметром DHCP. По истечении срока аренды или DHCPRELEASE сервер получает сообщение DHCPRELEASE, адрес возвращается в пул DHCP для повторного использования. Пользователи могут свободно переходить на другое место и снова подключиться к сети по DHCP.
Как показано на рисунке, серверами DHCP могут быть различные типы устройств. Сервер DHCP в большинстве средних и крупных сетей обычно представляет собой локальный выделенный сервер на базе компьютера. В домашних сетях сервер DHCP обычно находится на локальном маршрутизаторе, который соединяет домашнюю сеть с сетью интернет-провайдера (ISP).
В большинстве сетей используется и DHCP, и статическая адресация. DHCP используется для узлов общего назначения, таких как конечные пользовательские устройства. Статическая адресация применяется для сетевых устройств: шлюзов, коммутаторов, серверов и принтеров.
DHCP для IPv6 (DHCPv6) предлагает аналогичные сервисы для клиентов IPv6. Важное отличие состоит в том, что DHCPv6 не предоставляет адрес шлюза по умолчанию. Он может быть получен только динамически с помощью сообщения «Ответ маршрутизатора» (Router Advertisement, RA).
15.4.7 Принцип работы dhcp
Как показано на рисунке, в то время когда устройство IPv4 с настроенным DHCP загружается или подключается к сети, клиент выполняет широковещательную рассылку сообщения обнаружения DHCP (DHCPDISCOVER), чтобы найти в сети все доступные серверы DHCP. Сервер DHCP отвечает сообщением с предложением DHCP (DHCPOFFER), которое разрешает клиенту арендовать адрес. Сообщение с предложением содержит назначаемые адрес IPv4 и маску подсети, адрес IPv4 DNS-сервера и адрес IPv4 шлюза по умолчанию. В предложении аренды также указывается ее срок.
Клиент может получить несколько сообщений DHCPOFFER, если в локальной сети более одного сервера DHCP. В таком случае клиент должен выбрать одно из них, для чего он отправляет сообщение с запросом DHCP (DHCPREQUEST), в котором клиент указывает конкретный сервер и предложение аренды, которое он принимает. Клиент также может запросить адрес, который ранее был присвоен ему сервером.
Если адрес IPv4, запрошенный клиентом или предлагаемый сервером, по-прежнему доступен, сервер возвращает сообщение с подтверждением DHCP (DHCPACK), которое подтверждает, что данный адрес предоставлен клиенту. Если предложение больше недействительно, выбранный сервер отвечает сообщением с отрицательным подтверждением DHCP (DHCPNAK). Если возвращено сообщение DHCPNAK, процесс выбора должен начаться повторно с отправкой нового сообщения DHCPDISCOVER. После того как клиент арендовал адрес, аренду необходимо будет продлить до истечения срока ее действия с помощью другого сообщения DHCPREQUEST.
DHCP-cервер обеспечивает уникальность всех IP-адресов (один и тот же IP-адрес не может быть назначен одновременно двум различным сетевым устройствам). Большинство интернет-провайдеров используют DHCP для выделения адресов своим клиентам.
DHCPv6 имеет набор сообщений, аналогичных сообщениям для DHCPv4. Сообщения DHCPv6: SOLICIT, ADVERTISE, INFORMATION REQUEST и REPLY.