Dhcp зачем нужен на роутере

DHCP-сервер — до недавнего времени этот термин использовался только среди профессионалов в области информационных систем. Но с появлением интернет-маршрутизаторов практически в каждой квартире разобраться с тем, как работает DHCP, будет нелишним и для простых людей, не связанных с телекоммуникационными сетями.

Что такое DHCP

Дословно эта аббревиатура (protocol DHCP) означает Dynamic Host Configuration Protocol, что в переводе на русский язык означает «протокол динамической настройки узла». Благодаря этой технологии не требуется прописывать на каждом клиенте сетевые параметры, такие как:

• IP-адрес;
• Маска подсети;
• Основной шлюз;
• Адрес DNS-сервера.

В рамках этой статьи определим термины:

• Клиент (Client) – устройство, с которого происходит выход в интернет;
• Сервер (Server) – устройство, предоставляющее возможность выхода в интернет для клиента.

Простыми словами, DHCP выполняет всю работу по подбору сетевых настроек автоматически, без необходимости присваивать вручную каждому устройству свой IP-адрес. Это очень упрощает работу системного администратора в случае расширения сети.

Виды

Для выхода в интернет используется протокол IPv4. Для своей работы он применяет IP-адреса. IP у каждого компьютера в рамках одной сети должен быть уникальный.

Определение адресов может быть двух типов:

• Статическое (распределение вручную) – IP каждому клиенту присваивается вручную администратором сети;
• Динамическое (DHCP) – IP присваиваются автоматически исходя из заданных условий.

Принцип действия

Если то для чего нужен DHCP, понять довольно просто, то с принципом его работы нужно немного разобраться. Присвоение IP посредством DHCP выполняется в 4 действия:

• Discover (Поиск сервера). Клиент, которому нужно получить сетевой адрес, отправляет сообщение на все компьютеры в сети с запросом на присвоение ему IP. Для своей временной идентификации клиенту присваивается адрес 0.0.0.0;
• Offer (Предложение сервера). Сервер получает запрос от клиента, анализирует его и, исходя из своих настроек, подбирает конфигурацию и отправляет её клиенту;
• Request (Запрос). Получив предлагаемые настройки, клиент отправляет на адрес ответившего ему сервера запрос о предоставлении ему этих настроек;
• Acknowledge (Подтверждение). Сервер получает запрос на уже конкретные настройки, предложенные ранее, создаёт привязку для клиента и отправляет ему их.

Присвоенные настройки выдаются не навсегда, а на какое-то время. Когда срок аренды (lease time) адреса подходит к концу, клиент отправляет на сервер запрос для обновления аренды этого же адреса. Сервер получает запрос, и если никаких причин для отказа нет, обновляет аренду.

Весь этот обмен пакетами происходит в пределах одной подсети, если клиент и сервер находятся в разных подсетях, то нужно использовать DHCP Relay для связи между ними.

IP адресация

Для работы по сети любому устройству требуется IP-адрес. В протоколе IPv4 это числовой идентификатор, состоящий из 4 разрядов, каждый из которых отделяется точкой, без него устройство не может быть определено в сетевой инфраструктуре. Зачастую маршрутизатор имеет IP-адрес 192.168.1.1, а подключённое к нему устройство, например, 192.168.1.2.

Клиенту должна быть присвоена определённая маска подсети, например, 255.255.255.0. Она позволяет определить к какой сети относится данный клиент.

Для связи между интернетом и сетью в любой сети должен быть определён IP-адрес основного шлюза. В роли шлюза выступает маршрутизатор, который предоставляет доступ в сеть всем устройствам в своей сети.

Проблемы с интернетом и сетью

При использовании DHCP могут возникать некоторые проблемы с доступом в интернет:

• Дублирование IP. Когда в пределах одной сети у двух и более устройств прописан один и тот же адрес, то возникнет ошибка «Address Already in Use», что означает, что данный адрес уже используется. В этом случае нужно проверить настройки IP на всех компьютерах и изменить совпадающие. Это может быть из-за того, что на роутере установлена раздача адресов по DHCP или присвоены статические адреса некоторым устройствам, и из-за того, что неправильно задан диапазон IP, раздаваемых динамически, DHCP сервер пытается присвоить уже используемый адрес. Для решения этой проблемы можно посмотреть список клиентов DHCP и передвинуть диапазон динамических адресов далее;
• Исчерпание IP. Это означает, что пул адресов, доступных для динамической раздачи, исчерпан и его нужно расширить, чтобы новые устройства могли получать адреса.
• Неправильная настройка DHCP и клиента. В случае, если изменить на самом клиенте присвоенные ему автоматические настройки, то доступа в сеть не будет. Присваивать адреса клиентам нужно на роутере, и уже после и на клиенте.

Включение в Windows

В случае подключения компьютера напрямую к кабелю от интернет-провайдера, как правило, умения работать с DHCP не требуется. Поскольку в большинстве случаев подключение физических лиц происходит через протокол PPPoE, в котором пользователю нужно лишь создать подключение к сети и ввести там свой логин и пароль. В этом случае компьютеру будет присвоен динамический IP, который через время изменится на другой. И в этот момент пользователь не догадывается, что служба DHCP уже вовсю работает на его компьютере, и позволяет провайдеру предоставить ему любой IP.

Для настройки DHCP сервера в операционной системе Windows нужно зайти в “Центр управления сетями и общим доступом” и выбрать пункт “Изменение параметров адаптера”. В открывшемся окне нужно найти сетевую карту и в контекстном меню выбрать пункт “Свойства”, в новом окне найти пункт “IP версии 4” и нажать на кнопку “Свойства”. В открывшемся окне можно увидеть, что активны настройки получения адреса автоматически.

В случае, если провайдер предоставил вам статический IP, то это означает что для доступа в интернет устройство должно иметь строго тот адрес, который выдал провайдер, для этого в этом же окне нужно указать параметры, выданные провайдером. Проведя соответствующие настройки, вы отключите DHCP на своём компьютере и ему никто не сможет присвоить другой адрес, отличный от того, который был установлен.

Настройка на роутерах

Всё это относилось к настройкам внешнего IP, но что делать, если у пользователя стоит задача обеспечить доступом в интернет несколько устройств? В этом случае нужно использовать маршрутизатор, для настройки которого пригодится умение работать с DHCP.

В зависимости от того, какой тип подключения используется, с выделенным или динамическим IP, так же как и в случае с настройкой подключения в операционной системе, роутер получит либо динамический (DHCP), либо статический IP.

Но это ещё не всё, ведь для каждого устройства, подключённого к сети, требуется собственный адрес, уникальный только в рамках данной сети, чтобы роутер мог «понимать», как ему общаться с тем или иным устройством. Внешний адрес, уникальный в глобальной сети, у всех устройств будет точно такой же, как и у маршрутизатора, а вот с внутренними нужно будет разобраться непосредственно пользователю.

Сам роутер имеет статический внутренний IP, обычно это 192.168.1.1 или 192.168.0.1. На всех роутерах DHCP сервер активирован по умолчанию. Это сделано для того, чтобы можно было подключиться к маршрутизатору с любого устройства, роутер сам определит, какой ему присвоить адрес и даст доступ во внутреннюю сеть. Такой способ подключения клиентов очень удобен, ведь в этом случае не нужно проводить предварительную настройку каждого устройства и присваивать каждому уникальный внутренний адрес. Все новые устройства без проблем получат адреса и доступ в сеть.

Однако это может быть неудобно, если нужно управлять этими устройствами, в этом случае лучше будет отключить динамическое распределение адресов и присвоить каждому устройству свой IP. Принцип настройки DHCP-сервера на роутере разных моделей одинаков, но достигается разными путями.

Итак, всё же как включить DHCP на роутере? Если вкратце, то нужно сначала активировать работу сервера, настроить пул (диапазон адресов, которые выдаются роутером автоматически) задав начальный и конечный IP и время его аренды.

Asus

Настройка роутера этой фирмы происходит следующим образом. В левом краю web-панели есть пункт “Локальная сеть”, нажав на него, нужно выбрать вкладку DHCP-сервер. На открывшейся странице нужно отметить пункт “Да” в графе “Включить DHCP-сервер”.

Здесь можно настроить пул выдаваемых автоматически адресов и время аренды.

D-Link

Настраивать роутеры D-Link чуть сложнее, поскольку у них сильно разнятся варианты исполнения интерфейса. Но обычно пункт настройки DHCP вынесен непосредственно в основное меню на главной странице.

Здесь всё те же настройки, только выглядят несколько иначе.

TP-LINK

Параметры DHCP на устройствах TP-LINK доступны практически с главной страницы интерфейса.

В левом краю есть стэк “DHCP”. Развернув его, можно увидеть ещё три пункта, в которых можно настроить, посмотреть список клиентов и зарезервировать адреса для определённых клиентов. Для настройки нужно выбрать пункт “Настройка DHCP”. Далее нужно активировать сервер и произвести его настройку, задав интервал и время аренды.

Zyxel keenetic

Для настройки роутеров Zyxel нужно зайти в панель Администратора, затем в настройки домашней сети.

Там выбрать вкладку “Параметры IP” и поставить галочку “Включён” в пункте “Сервер DHCP”.

Netis

Настройки роутеров Netis несколько более скудные, здесь можно включить и отключить DHCP на маршрутизаторе и задать диапазон выдаваемых IP.

Попасть в эти настройки можно из стэка “Сеть”, пункт “LAN”.

Upvel

В левом стеке есть пункт “Основные настройки”, там “Интерфейс LAN”, в нём на выбор можно включить DHCP или DHCP Relay (ретранслятор в другие подсети).

Здесь можно установить диапазон адресов, срок аренды и редактировать список зарезервированных клиентов, добавлять и удалять их.

В локальной сети каждое устройство имеет свой уникальный IP-адрес — набор цифр, который идентифицирует его и позволяет другим устройствам обмениваться с ним данными. IP-адреса могут прописываться вручную для каждого устройства, однако это неудобно, так как требует отдельной настройки каждого компьютера для работы с сетью. Чтобы автоматизировать этот процесс, используется протокол динамического конфигурирования хостов — DHCP.

Что такое DHCP

В больших сложно структурированных сетях за раздачу IP-адресов отвечает специальный компьютер — сервер. Для домашней сети или сети небольшого офиса в этом нет необходимости, достаточно обычного роутера.

Все современные роутеры в своём функционале имеют встроенную службу DHCP. Если она настроена и включена, вам не потребуется отдельно настраивать сетевое подключение на компьютере, ноутбуке, планшете или смартфоне. Для беспроводных устройств просто нужно включить Wi-Fi, найти в списке беспроводных сетей свою и ввести пароль для подключения к ней. Если же соединение с сетью осуществляется через кабель, достаточно чтобы он был подключён к сетевой карте вашего компьютера.

Когда в сети появляется новое устройство, служба DHCP проверяет список свободных IP-адресов и присваивает ему один из них. При этом дублирование адресов исключено.

Как настроить DHCP

По умолчанию служба DHCP на роутерах уже настроена. Достаточно подключить клиентское устройство через Wi-Fi или кабель и ему будет автоматически присвоен IP-адрес. Однако может возникнуть потребность изменить настройки DHCP, отключить или включить его. Рассмотрим настройку DHCP на примере роутера TP-link. Для других маршрутизаторов алгоритм будет точно такой же.

Заходим в веб-интерфейс роутера и в меню справа видим пункт «DHCP» и подпункт «Настройка DHCP». На открывшейся вкладке можно изменить параметры, прописанные по умолчанию. Также здесь можно включить или выключить службу DHCP.

Для службы DHCP должен быть задан диапазон используемых IP-адресов, которые вписываются в соответствующие поля. Начальный IP-адрес это соответственно первый адрес диапазона, а конечный IP-адрес — последний. По умолчанию диапазон IP указан с 192.168.0.100 по 192.168.0.199. Но можно прописать, например, с 10.1.1.1 по 10.1.1.99. Можно вообще указать диапазон в пределах двух-трёх адресов, например, по количеству клиентских устройств.

Следующий обязательный пункт — срок действия адреса в минутах. Это время, на которое конкретный IP может присваиваться конкретному устройству. По его истечении IP может быть изменён или присвоен другому устройству.

Остальные пункты заполнять необязательно, DHCP сам укажет нужные параметры для клиентских устройств. Однако эти параметры при желании можно прописать вручную.

Основной шлюз это IP-адрес маршрутизатора — канал, по которому происходит обмен трафиком с интернетом. Обычно он указывается, если доступ в интернет осуществляется через точку доступа с другим адресом. Но если в вашей сети только один роутер и он подключён к интернету напрямую, прописывать здесь ничего не нужно.

Домен по умолчанию — это доменное имя вашей сети. В небольших сетях, где используется небольшое количество клиентских устройств, настраивать его не имеет смысла.

Предпочитаемый и альтернативный DNS-сервер обычно указываются провайдером. Но можно вписать сюда публичные DNS-сервера Google — 8.8.8.8 и 8.8.4.4. Это, например, помогает устранить неполадки с доступом к интернету — бывает, что DNS провайдера глючат, подключение есть, но страницы не открываются. Также это часто позволяет обойти блокировки доступа к определённым ресурсам, например, торрентам.

После внесения изменений нажмите кнопку «Сохранить», чтобы применить новые настройки.

Для того, чтобы ваша сеть начала работать с новыми параметрами, роутер необходимо перезагрузить.

Чтобы клиентские устройства могли подключиться к службе DHCP, в настройках сетевого подключения у них должен быть установлен параметр «Получить IP-адрес автоматически».

Как включить DHCP

Если служба DHCP на вашем роутере отключена, включить её можно здесь же, в меню DHCP — настройки DHCP. Для этого нужно поставить галочку в пункте «Включить» и нажать кнопку «Сохранить» внизу страницы. Служба будет запущена. Если этого не произошло, перезагрузите роутер.

Как выключить DHCP

Если служба DHCP вам не нужна, когда, например, вы решили вручную прописать IP для всех своих устройств, отключить её можно точно так же. Переходим на вкладку «Настройка DHCP» и ставим галочку в пункте «Отключить». Сохраняем настройки. Теперь клиентские устройства при подключении к вашей сети не смогут получать IP-адреса автоматически.

Список клиентов

Для того, чтобы посмотреть какие именно устройства в данный момент подключены к вашей службе DHCP, в пункте меню «DHCP» веб-интерфейса вашего роутера перейдите в подпункт «Список клиентов DHCP». Здесь вы увидите таблицу с информацией о текущих подключениях.

ID — означает порядковый номер.

Имя клиента — это имя устройства, если оно ему присвоено.

МАС-адрес — соответственно МАС-адрес данного устройства.

Назначенный IP — адрес, который был присвоен устройству сервером DHCP.

Срок действия — соответственно, оставшееся время, в течение которого данный адрес будет действителен.

Если у вас возникли опасения, что к вашей сети подключился кто-то посторонний, вы можете в любой момент проверить информацию о подключенных устройствах на этой вкладке. Для того чтобы обновить текущую информацию, нажмите кнопку «Обновить». Список подключённых устройств будет обновлён.

Резервирование адресов

Служба DHCP предоставляет IP-адреса клиентским устройствам на определённый промежуток времени. После этого адрес может быть изменён. Также, подключаясь к сети, каждый компьютер или смартфон каждый раз будет получать новый адрес. А тот адрес, который использовался им ранее, может быть предоставлен другому устройству. Обычно смена адресов происходит незаметно для пользователя и не влияет на работу сети. Однако может возникнуть необходимость сделать так, чтобы у конкретного компьютера IP-адрес не менялся. Это может быть актуально, если вы играете по локальной сети в игры или же данному компьютеру присвоены какие-то специфические функции, которые будут работать только при статичном IP.

Есть простой способ решить эту задачу с помощью DHCP — зарезервировать IP-адрес за конкретным компьютером.

Для этого переходим в подпункт «Резервирование адресов» пункта меню «DHCP». Если ранее вы уже резервировали адреса, здесь будет доступен список устройств, который можно редактировать по мере необходимости. Если же нет, жмём кнопку «Добавить».

В открывшемся окне нужно ввести МАС-адрес устройства и IP, который будет за ним зарезервирован.

Здесь же можно включить или выключить резервирование адреса для этого устройства, изменив соответствующий параметр в пункте «Состояние».

После ввода параметров нажмите кнопку «Сохранить». Теперь это устройство всегда будет получать при подключении к сети только этот IP-адрес.

После сохранения параметров вы вернётесь в предыдущее окно. В списке устройств теперь будет видно то, которое вы только что добавили. Нажав «Изменить», вы можете отредактировать параметры резервирования адреса. А с помощью пункта «Удалить» удалить устройство из списка и отменить резервирование.

С помощью кнопок «Включить всё», «Отключить всё» и «Удалить всё» вы можете управлять резервированием адресов для всех устройств из списка.

Для применения сделанных изменений вам понадобится перезагрузить роутер. Напоминание об этом появится в нижней части окна.

Опубликовано 12.04.2022

Что собой представляет служба DHCP

В сетях, состоящих из множества устройств, IP-адреса раздает сервер, в компактных (в т. ч. домашних) — роутер. Во все маршрутизаторы сегодня встроен DHCP. Это — протокол, присваивающий компьютерам сетевые опции (маска сети или подсети, адрес DNS-сервера, шлюз, IP-адрес, время (NTP)). Если служба полноценно функционирует, то пользователю не придется самостоятельно налаживать соединение с сетью, что экономит время и исключает IP-конфликты. Достаточно подключиться к роутеру по LAN-проводу или беспроводным способом. Но перед этим нужно корректно наладить работу и активировать DHCP.

Чтобы протокол работал на DHCP Server, на каждом из объединенных в сеть устройствах устанавливают «DHCP-клиент», который принимает от сервера различные настройки. Добавляя устройство в сеть, служба сканирует перечень свободных IP-адресов и присваивает один из них новому девайсу. Благодаря этому исключена возможность дублирования адресов.

Режимы функционирования DHCP-сервера

DHCP-сервер функционирует в трех режимах:

1. Ручной. Клиента уведомляют об айпи, присвоенном администратором вручную. Адрес является уникальным и постоянным, поэтому при превышении числа устройств в сети новых клиентов подключить невозможно.
2. Автоматический. Клиенту назначают постоянный IP-адрес в определенном диапазоне. Если выделенное количество закончилось, то новые устройства тоже не получат адрес.
3. Динамический. Администратор указывает в настройках сервера «время аренды» IP-адреса. Когда срок предоставления истекает, сервер отзывает айпи у клиента и возвращает его в пул. Позже IP-адреса перераспределяются по новым компьютерам и другим девайсам.

Закрепление адресов

Обычно пользователь не замечает смену айпи, когда присоединяется к сети. Но иногда необходимо получить статический IP-адрес (к примеру, для игр по локальной сети или выполнения специфических заданий). Проще всего это сделать, зарезервировав айпи за отдельным устройством. Посещаем веб-интерфейс маршрутизатора и в рубрике «Резервирование» указываем IP и MAC-адрес клиента. Также в этом блоке корректируем настройки и удаляем зарезервированный айпи.

Как действует DHCP-сервер

Клиент, присоединяясь к сети, запускает поиск и обнаруживает доступный сервер DHCPv4. Последний, реагируя на действия клиента, временно либо постоянно резервирует IP-адрес и отправляет на устройство уведомление о предварительном присвоении айпи. Клиент подтверждает получение параметров ответным сообщением, server окончательно присваивает айпи, и устройство начинает работать в сети.

Как настроить DHCP на роутере

Служба DHCP на устройствах, принимающих и раздающих интернет, уже настроена заранее. Пользователь подключает компьютер или любой гаджет проводным либо беспроводным способом, после чего клиентское устройство автоматически получает айпи. Но иногда возникает потребность скорректировать параметры DHCP, отключить либо активировать server.

Посещаем веб-интерфейс роутера — рубрику «Настройка DHCP». Далее (если нужно) делаем следующее:

• Указываем верхний и нижний пределы IP-адресов, определяя диапазон айпи. Можно ввести и 3— 4 адреса, в зависимости от количества сетевых устройств (меняем четвертый блок цифр в IP-адресе).
• Устанавливаем временной интервал, в течение которого IP-адрес действует на подключенном устройстве.
• Остальные настройки (шлюз, домен, DNS-серверы) устанавливать необязательно. Но иногда применяют общедоступные DNS-серверы «Гугл» или «Яндекс». Это позволяет устранить сбои в интернет-соединении, получить возможность посещения заблокированных ресурсов и т. д.

В конце нажимаем «Сохранить» и перезагружаем роутер.

В этом же меню можно активировать и деактивировать службу DHCP. После сохранения настроек нет изменений? Перезагружаем роутер. Посмотреть, какие клиентские устройства работают сейчас с DHCP Server и сколько времени осталось до момента завершения действия айпи, можно в пункте «Список клиентов» веб-интерфейса маршрутизатора. Здесь вы также увидите, если к серверу присоединился посторонний DHCP Client.

Настройка DHCP-сервера на Windows Server

Перед основными манипуляциями нужно провести предварительную работу: определить диапазон айпи, статический адрес DHCP Server, а также различные настройки, в т. ч. клиентские.

Установка роли

• Посещаем «Диспетчер серверов».
• На панели мониторинга или в блоке «Управление» кликаем «Добавить роли и…».
• Запускаем мастер добавления.
• Проверяем, что активен пункт «Установка ролей и…».
• Выбираем сервер, где будет произведена установка.
• Ставим галочку напротив нужной роли — «DHCP-сервер».
• Подтверждаем добавление компонентов, нужных для исполнения функций DHCP-сервером.
• Следующий шаг пропускаем, нажимая «Далее», т. к. на предыдущем этапе выбор был сделан (если по каким-либо причинам это не было сделано, то в средствах администрирования ролей указываем «Средства DHCP-сервера»).
• Мастер объясняет, что нужно сделать для наладки DHCP-сервера.
• Завершаем инсталляцию.
• По окончании процесса выполняем завершение наладки DHCP и кликаем «Фиксировать».

Закрываем «Мастер» и выполняем перезапуск DHCP Server.

Непосредственная настройка

После установки необходимо наладить работу DHCP-сервера. Посещаем «Диспетчер серверов», разворачиваем оснастку DHCP, щелкаем ПКМ по протоколу IPv4. Указываем «Создать область». После запуска мастера делаем следующее:

1. Присваиваем области имя и вводим описание (если надо).
2. Указываем верхний и нижний предел IP-адресов и длину маски.
3. Добавляем исключения из диапазона, чтобы не раздавать адреса технике со статическим айпи.
4. Определяем срок действия аренды IP-адресов.
5. Настраиваем главные параметры DHCP: шлюзы, DNS-серверы, серверы WINS (если нужно). Доппараметры вводим позже в настройках.
6. Производим активацию области.

Завершаем деятельность мастера.

Присоединение DHCP-клиента к серверу

Чтобы подключить DHCP-клиента к серверу, открываем на отдельном устройстве свойства протокола IPv4 (активируем поле для ввода с помощью win+r, набираем ncpa.cpl, заходим через ПКМ в свойства нужного сетевого подключения, указываем IP версии 4, кликаем «Свойства»). Здесь отмечаем автополучение айпи и DNS. Информация о выданных и полученных параметрах появится и на сервере, и у клиента. На этом настройка DHCP-сервера на Windows Server завершена.

Заключение

Вы узнали, как наладить DHCP-службу на маршрутизаторе и DHCP Server на Windows Server. Затрудняетесь самостоятельно наладить работу устройств? Обратитесь за профессиональной помощью к сотрудникам компании «АйТи Спектр». Мы настроим работу сетей и сетевого оборудования, а также окажем услуги администрирования.

DHCP — протокол автоматизации назначения IP-адреса клиенту. Он широко используется в современных сетях. В статье рассмотрим принципы работы, процесс DORA, основные опции и другие аспекты протокола.

Для чего нужен протокол DHCP

DHCP — протокол прикладного уровня модели TCP/IP, служит для назначения IP-адреса клиенту. Это следует из его названия — Dynamic Host Configuration Protocol. IP-адрес можно назначать вручную каждому клиенту, то есть компьютеру в локальной сети. Но в больших сетях это очень трудозатратно, к тому же, чем больше локальная сеть, тем выше возрастает вероятность ошибки при настройке. Поэтому для автоматизации назначения IP был создан протокол DHCP.

Впервые протокол был описан в 1993 году в документе RFC 1531, но с тех пор в описание вносились правки. На сегодняшний день основным документом, регламентирующим протокол, является RFC 2131. Помимо автоматизации процесса настройки IP, DHCP позволяет упростить диагностику подключения и переход из одной подсети в другую, оставляя уведомления для системного администратора в логах.

Принцип работы DHCP

Из вступления ясно, какие функции предоставляет DHCP, но по какому принципу он работает? Получение адреса проходит в четыре шага. Этот процесс называют DORA по первым буквам каждого шага: Discovery, Offer, Request, Acknowledgement.

Давайте подробнее рассмотрим DORA — принцип работы DHCP.

Протокол DHCP, получение адреса IP — DORA

Discovery, или поиск

Изначально клиент находится в состоянии инициализации (INIT) и не имеет своего IP-адреса. Поэтому он отправляет широковещательное (broadcast) сообщение DHCPDISCOVER на все устройства в локальной сети. В той же локальной сети находится DHCP-сервер. DHCP-сервер — это, например, маршрутизатор или коммутатор, существуют также выделенные DHCP-серверы.

Не всегда одну сеть обслуживает один DHCP-сервер, нередко организации устанавливают сразу несколько. Какие порты использует DHCP? Сервер всегда слушает 67 порт, ожидает широковещательное сообщение от клиента, а после его получения отправляет ответное предложение — DHCPOFFER. Клиент принимает сообщение на 68 порту.

Offer, или предложение

DHCP-сервер отвечает на поиск предложением, он сообщает IP, который может подойти клиенту. IP выделяются из области (SCOPE) доступных адресов, которая задается администратором.

Если имеются адреса, которые не должны быть назначены DHCP-сервером, область можно ограничить, указав только разрешенные адреса. Например, администратор может задать диапазон используемых IP-адресов от 192.0.0.10 до 192.0.0.254.

Бывает и так, что не все доступные адреса должны быть назначены клиентам. Например, администратор может исключить (exclude) диапазон 192.0.0.100 — 192.0.0.200 из используемой области. Такое ограничение называется исключением.

DHCP выделяет доступные IP-адреса из области только временно (об этом позже), поэтому нет гарантии, что при следующем подключении у данного клиента останется прежний IP. Но есть возможность назначить какому-либо клиенту определенный IP навсегда. К примеру, забронировать 192.0.0.10 за компьютером системного администратора. Такое сохранение IP для отдельных клиентов называют резервацией (reservation).

DHCPOFFER содержит IP из доступной области, который предлагается клиенту отправкой широковещательного (broadcast, «если вы тот, кто запрашивал IP-адрес, то доступен вот такой») или прямого (unicast, «вы запрашивали IP, предлагаю вот такой») сообщения. При этом, поскольку нужный клиент пока не имеет IP, для отправки прямого сообщения он идентифицируется по MAC-адресу.

Request, или запрос

Клиент получает DHCPOFFER, а затем отправляет на сервер сообщение DHCPREQUEST. Этим сообщением он принимает предлагаемый адрес и уведомляет DHCP-сервер об этом. Широковещательное сообщение почти полностью дублирует DHCPDISCOVER, но содержит в себе уникальный IP, выделенный сервером. Таким образом, клиент сообщает всем доступным DHCP-серверам «да, я беру этот адрес», а сервера помечают IP как занятый.

Acknowledgement, или подтверждение

Сервер получает от клиента DHCPREQUEST и окончательно подтверждает передачу IP-адреса клиенту сообщением DHCPACK. Это широковещательное или прямое сообщение утверждает не только владельца IP, но и срок, в течение которого клиент может использовать этот адрес.

Со схемой отправки сообщений разобрались, но, если в сети несколько DHCP-серверов, пославших предложение, какое из них выберет клиент? Хороший вопрос. В состоянии INIT, если клиент получает адрес впервые, он будет принимать только первое предложение IP. Однако, если клиент уже общался ранее с определенным DHCP-сервером, он отдаст предпочтение этому серверу и, наоборот, сервер выберет знакомого клиента.

Арендуйте выделенные серверы с запуском от двух минут.

Срок аренды

Когда DHCP-сервер выделяет IP из области, он оставляет запись о том, что этот адрес зарезервирован за клиентом с указанием срока действия IP. Этот срок действия называется срок аренды (lease time). Срок аренды по умолчанию выставлен на 24 часа, но может доходить до нескольких дней, недель или даже месяцев. Период задается в настройках самого сервера.

Предоставление адреса в аренду, а не на постоянной основе необходимо по нескольким причинам. Во-первых, это разумное использование IP-адресов — отключенные или вышедшие из строя клиенты не резервируют за собой адрес. Во-вторых, это гарантия того, что новые клиенты при необходимости смогут получить уникальный адрес.

После получения адреса из области, клиент берет его в аренду на время, называемое T. Клиент переходит в связанное (BOUND) состояние и продолжает нормальную работу, пока не наступит время половины срока аренды — T1.

По наступлении T1 клиент инициализирует процедуру получения нового IP или обновления адреса — состояние RENEWING. Процесс повторного получения происходит по упрощенной схеме: клиент прямым сообщением запрашивает (DHCPREQUEST), а сервер подтверждает (DHCPACK) запрос. Время аренды начинает отсчитываться заново.

Если подтверждение (DHCPACK) от сервера не поступает, клиент снова запрашивает адрес, но только когда истекает половина T1. Если запрос адреса остается без ответа второй раз, клиент отправляет еще одно сообщение, когда истекает половина от T1/2 (25% от полного срока аренды). Следующий запрос будет отправлен после истечения еще половины оставшегося времени, потом еще половины. И так далее, пока не наступит T2, которое равняется 87,5%, или 7/8 от всего времени аренды. После T2 все попытки продлить аренду IP будут широковещательными. Это значит, что, если первый сервер по какой-то причине недоступен, на запрос адреса сможет ответить любой другой, и работа не будет прервана.

Три подхода к распределению адресов

Сервер назначает IP одним из трех основных способов.

Статическое распределение (static allocation). Почти как ввод адреса на каждом компьютере вручную. Отличие в том, что системный администратор задает нужные соответствия IP для MAC-адресов клиентов на самом DHCP-сервере. IP останется за клиентом, даже если тот выйдет из сети, отключится, перейдет в новую сеть и т.п.

Автоматическое распределение (automatic allocation). Сервер закрепляет IP из области за каждым клиентом навсегда. Срок аренды не ограничен.

Динамическое распределение (dynamic allocation). DHCP-сервер назначает адрес из области на определенное время, называемое сроком аренды. Такой подход полезен, если число доступных IP ограничено. IP назначается каждому клиенту при подключении к сети и возвращается в область, как только клиент его освобождает. В таком случае IP может отличаться при каждом подключении, но обычно назначается прежний.

Особые DHCP сообщения

Кроме DORA — четырех сообщений для получения адреса — DHCP использует и другие. Давайте рассмотрим каждое.

DHCPNAK. Нередко в источниках можно встретить написание DHCPNACK, что является неправильным, так как RFC 2131 регламентирует именно NAK. DHCPNAK отправляется сервером вместо окончательного подтверждения. Такой отказ может быть отправлен клиенту, если аренда запрашиваемого IP истекла или клиент перешел в новую подсеть.

DHCPRELEASE. Клиент отправляет это сообщение, чтобы уведомить сервер об освобождении занимаемого IP. Иными словами, это досрочное окончание аренды.

DHCPINFORM. Этим сообщением клиент запрашивает у сервера локальные настройки. Отправляется, когда клиент уже получил IP, но для правильной работы ему требуется конфигурация сети. Сервер информирует клиента ответным сообщением с указанием всех запрошенных опций.

Опции DHCP

Для работы в сети клиенту требуется не только IP, но и другие параметры DHCP — например, маска подсети, шлюз по умолчанию и адрес сервера. Опции представляют собой пронумерованные пункты, строки данных, которые содержат необходимые клиенту сервера параметры конфигурации. Дадим описания некоторым опциям:

• Option 1 — маска подсети IP;
• Option 3 — основной шлюз;
• Option 6 — адрес сервера DNS (основной и резервный);
• Option 51 определяет, на какой срок IP-адрес предоставляется в аренду клиенту;
• Option 55 — список запрашиваемых опций. Клиент всегда запрашивает опции для правильной конфигурации. Отправляя сообщение с Option 55, клиент выставляет список запрашиваемых числовых кодов опций в порядке предпочтения. DHCP-сервер старается отправить ответ с опциями в том же порядке.

Option 82 — ретрансляция DHCP-сервера

Option 82 — информация об агенте ретрансляции (relay agent information). Благодаря ретранслятору клиент и сервер могут общаться, находясь в разных подсетях. По умолчанию широковещательные сообщения не могут выходить за пределы текущего широковещательного домена (подсети). Внимательный читатель скажет, что выше мы писали, как клиент отправляет широковещательное сообщение DHCPDISCOVER всем доступным DHCP-серверам. А что если в сети нет DHCP?

Предположим, широковещательные сообщения не выходят за пределы подсети компании, которая не установила DHCP-сервер. В таком случае сообщение DHCPDISCOVER должно будет пропасть, и ни один компьютер компании не сможет выйти в интернет. Однако в реальности отсутствие DHCP-сервера не мешает выходу в сеть.

Значит ли это, что широковещательные сообщения каким-то образом выходят за пределы подсети? Не совсем. За пределы подсети выходят только широковещательные DHCP-сообщения. Это становится возможным благодаря агенту ретрансляции. Обычно в его роли выступает маршрутизатор или сервер. Ретранслятор получает сообщения от клиента в своей подсети, направляют его на DHCP-сервер, который тем же образом — через ретранслятор — отправляет ответ. Так ретранслятор выступает в качестве посредника между подсетями.

Опции DHCP для загрузки PXE

Протокол DHCP позволяет загрузку компьютера без использования носителя данных. Такая загрузка происходит с сетевой карты и называется PXE (Preboot eXecution Environment). Для конфигурации сетевой загрузки LEGACY BIOS PXE используются DHCP-опции 43, 60, 66 и 67.

• Option 43 зарезервирована для обмена информацией производителей;
• Option 60 — классовый идентификатор; здесь указывается, например, PXE клиент;
• Option 66 и 67 необходимы для указания имени сервера PXE и имени файла загрузки соответственно.

Взаимодействие DHCP и DNS

Как мы упоминали выше, Option 6 — это сервер DNS. Давайте рассмотрим подробнее взаимодействие двух протоколов.

DNS (система доменных имен) отвечает за соответствие доменных имен и IP-адресов. Доменное имя — это не только адрес в интернете, например, selectel.ru, но также имя компьютера в локальной сети, например, Director PC. DNS проводит соединительную линию между IP и буквенно-числовым доменным именем компьютера или веб-сайта. DHCP занимается выделением и назначением IP из области. Очевидно, что два протокола должны тесно взаимодействовать между собой.

В статье мы уже говорили, что DHCP-сервер имеет область IP-адресов, которые допускается распределять между клиентами в сети. DNS-сервер занимается тем, что сопоставляет IP-адреса и доменные имена. Это не только имена сайтов, но и имена компьютеров в сети, (например, NetworkServer PC).

Если вы хотите создать свою локальную сеть на базе Linux, потому что это бесплатно и вы не хотите связываться Windows, то вы можете столкнуться с проблемой взаимодействия DNS и DHCP. Linux не имеет Active Directory, как в Windows, позволяющей тесно связать DHCP и DNS, избегая необходимости обращаться к клиенту каждый раз по IP. Однако способы организовать такую связь существуют и для свободной системы.

Первый вариант — настроить DHCP-сервер так, чтобы фиксировал адрес за клиентом. Второй вариант — настроить взаимодействие DHCP- и DNS- серверов. Первый вариант подходит, если область IP-адресов широкая и вы можете позволить себе фиксировать IP за каждым клиентом. Если же для вас такой метод будет расточительным, то необходимо дать двум серверам работать вместе.

Взаимодействие DHCP и DNS необходимо для того, чтобы DNS-сервер вовремя получал информацию о новом IP клиента и мог сопоставить его с именем клиента в сети. Если сервера не будет взаимодействовать, это чревато ошибками и недоступностью клиентов.

Настроить данное взаимодействие можно в четыре шага при помощи пакета dnsmasq, доступного в стандартных репозиториях Ubuntu и Debian. Мы не будем давать детальную инструкцию по осуществлению, а лишь кратко опишем каждый шаг.

Шаг 1 — конфигурация сети

В первую очередь необходимо определиться с компьютером, который будет выполнять роль сервера. Важно выбрать тот компьютер (Ubuntu Server или Ubuntu Desktop), который вы не планируете выключать слишком часто. Если после полной настройки вы решите выключить компьютер, то вся сеть тоже выключится.

Выбранному компьютеру необходимо назначить статический IP. Делается это редактированием конфигурационного файла в директории /etc/network/interfaces.

Шаг 2 — установка dnsmasq

Установите пакет dnsmasq командой из терминала:

sudo apt-get install dnsmasq -y

А затем откройте файл конфигурации /etc/dnsmasq.conf. Файл конфигурации dnsmasq очень большой, но он содержит комментарии с объяснениями того, за что отвечает каждая настройка. Чтобы добавить требуемые настройки, откройте файл и удалите решетку (#), означающую комментарий, в начале нужных строк.

Шаг 3 — настройка фаервола

Для изменения настроек фаервола можно использовать Ubuntu Uncomplicated Firewall. Используйте следующие команды:

sudo ufw allow bootps

sudo ufw allow 53/udp

sudo ufw allow 53/tcp

Шаг 4 — изменение настроек роутера

Зайдите в настройки вашего роутера из браузера, отключите DHCP для локальной сети, измените все настройки DNS так, чтобы они указывали на ваш только что настроенный сервер. Последнее действие — перезапуск сети на сервере. Для этого вы можете просто перезагрузить компьютер или использовать команды:

sudo service dnsmasq restart

sudo service network-manager restart

Недостатки протокола DHCP

DHCP имеет свои уязвимости. Основная заключается в четырех шагах, необходимых для получения IP. Процесс DORA подразумевает рассылку сообщений широковещательного типа, когда первый откликнувшийся DHCP-сервер получает возможность предложить IP из своей области. Если злоумышленник сможет использовать свой сервер, который даст самый быстрый ответ клиенту, то у него откроется возможность получить контроль над действиями пользователя в сети и нанести существенный ущерб.

Следующий недостаток — ненадежность UDP. UDP не обеспечивает гарантию доставки информации. Этот протокол допускает потери и ошибки, которые могут сказаться и на работе DHCP, в частности при PXE-загрузке.

Заключение

Мы рассмотрели основные принципы работы DHCP-серверов. Несмотря на недостатки и частые доработки, протокол DHCP широко используется в современных сетях. Также изучили процесс DORA, основные опции и другие аспекты протокола. Надеемся, эта статья оказалась вам полезна.