DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) jest protokołem dynamicznie przydzielającym każdemu komputerowi adres IP, a także parametry konfiguracji TCP/IP – bramę domyślną, maskę podsieci, adresy serwerów DNS i inne.
DHCP jest standardowym rozwiązaniem wykorzystywanym do scentralizowanego zarządzania adresami IP i konfiguracji protokołu TCP w komputerach klienckich. Po jego wdrożeniu nie będziesz musiał już zajmować się konfigurowaniem protokołu TCP/IP na każdym komputerze podłączonym do sieci – zrobi to za Ciebie serwer DHCP. Z tego względu DHCP jest też określany mianem protokołu PnP (Plug and Play). Przy tym swoje zadanie wykona niezawodnie, bez ryzyka pomyłek, jakie zdarzają się podczas ręcznej konfiguracji.
DHCP jest protokołem typu klient-serwer. Klientem jest komputer próbujący podłączyć się do sieci podczas uruchamiania systemu operacyjnego lub chcący przedłużyć tzw. okres dzierżawy. Klient łączy się zdalnie z serwerem DHCP, aby pobrać parametry konfiguracji sieci, m.in. adres IP. DHCP jest w pełni niezależny od używanej platformy sprzętowej. Może służyć do konfiguracji komputerów pracujących pod kontrolą systemów Windows, Linux czy Unix.
Wdrażając DHCP, weź pod uwagę dostępność tego protokołu i skonfiguruj co najmniej dwa serwery DHCP. W przeciwnym razie awaria serwera DHCP może szybko doprowadzić do całkowitej zapaści sieci.
Protokół DHCP umożliwia automatyczne przydzielanie adresów IP z określonego przez administratora zakresu. Mogą to być zarówno adresy z puli publicznej, jak i prywatnej. Serwer DHCP przechowuje bazę danych z informacjami o niewykorzystanych w danej chwili adresach IP. Poza tym serwer DHCP można wykorzystać do przydzielania komputerom klienckim innych parametrów protokołów sieciowych: adresów serwerów DNS i WINS, bramy domyślnej i innych informacji. Dzięki uproszczonej konfiguracji hostów i powtórnemu wykorzystywaniu adresów IP DHCP zapewnia efektywne zarządzanie adresami IP nawet w dużych sieciach.
Podczas każdego uruchomienia klient DHCP wysyła żądanie do serwera DHCP, który następnie przydziela klientowi odpowiedni adres IP i pozostałe parametry. Adres IP zostaje przydzielony klientowi na określony przez serwer czas, tzw. okres dzierżawy (ang. lease) i jest regularnie odnawiany. Po upływie połowy okresu dzierżawy, na który został przydzielony adres IP, klient wysyła do serwera żądanie odnowienia tego czasu. Jeśli to nie nastąpi, dany adres IP wróci do puli wolnych adresów i będzie mógł być przydzielony innemu klientowi.
Serwer DHCP umożliwia administratorowi definiowanie zakresu adresów IP obowiązujących w danej podsieci. Każdy klient DHCP, który zażąda adresu IP, otrzyma dynamicznie adres z tego zakresu, jak również pozostałe parametry zdefiniowane dla tego zakresu. Jeśli DHCP jest dostępny w całej sieci, użytkownicy mogą przechodzić z jednej podsieci do drugiej i cały czas korzystać z obowiązującego w danej podsieci adresu IP. DHCP umożliwia administratorom również definiowanie czasu dzierżawy, na który są przydzielane adresy IP.
Ponieważ komputery korzystające z DHCP nie mają stałego adresu IP, np. zmienia się on podczas podłączania komputera do innego segmentu sieci, nie nadają się do uruchamiania aplikacji serwerowych. Utrudnia to również zdalne łączenie się z takimi komputerami. Jeśli komputer kliencki z Windows XP Professional (z aktywnym DHCP) pierwszy raz nawiązuje połączenie z siecią, automatycznie podejmuje próbę uzyskania adresu IP na czas dzierżawy.
Rysunek 1. Schemat działania procesu dzierżawy
Proces dzierżawy składa się z następujących kroków:
- Klient DHCP próbuje zlokalizować serwer DHCP, rozgłaszając w lokalnej podsieci komunikat wykrywania serwera DHCP (DHCPDiscover). Wysyła ten komunikat w datagramie UDP na adres rozgłaszania 255.255.255.255, ponieważ nie zna jeszcze adresu serwera DHCP. Ponadto jako adres źródłowy podaje 0.0.0.0, gdy sam nie ma jeszcze własnego adresu IP.
- Po odebraniu żądania wszystkie serwery DHCP skonfigurowane w sieci (może być ich więcej niż jeden), które odbiorą komunikat wykrywania, wysyłają do klienta komunikat oferty (DHCPOffer), zawierający: adres IP oraz pozostałe parametry, które będą dostępne dla klienta w ramach dzierżawy. Jeśli klient nie otrzyma żadnej odpowiedzi na swoje żądanie, będzie je automatycznie ponawiać aż do skutku. Najpierw w odstępach parosekundowych, później co kilka minut.
- Klient odbiera oferty dzierżawy wysłane na adres rozgłaszania (wciąż nie ma własnego adresu) i akceptuje pierwszą otrzymaną ofertę, potwierdzając ją odpowiedzią DHCPRequest do danego serwera DHCP.
- Klientowi zostaje przydzielony adres IP i serwer DHCP wysyła potwierdzenie (DHCPAck) przydzielenia dzierżawy. Informacje o pozostałych parametrach, jak brama domyślna czy adresy serwerów DNS, również mogą być przesłane w tej wiadomości.
- Po otrzymaniu potwierdzenia klient konfiguruje swoje ustawienia TCP/IP z wykorzystaniem parametrów otrzymanych w wiadomości DHCPAck i kończy na tym inicjalizację TCP/IP. Od tej pory może komunikować się z wykorzystaniem TCP/IP.
Rysunek 2. Kolejne etapy procesu dzierżawy
Poniższa lista prezentuje zawartość poszczególnych komunikatów. Wartości wyróżnione pogrubieniem są stałe (adres rozgłaszania), natomiast te zapisane kursywą się zmieniają (okres dzierżawy, przydzielony adres IP).
DHCPDiscover:
- źródłowy adres IP (klienta): 0.0.0.0
- docelowy adres IP: 255.255.255.255
- rozgłoszeniowy adres MAC: FFFFFFFFFFFF
- źródłowy adres MAC: 00-80-48-C6-A3-91
- identyfikator transakcji: 654
DHCPOffer
- źródłowy adres IP (serwera): 172.16.2.15
- docelowy adres IP: 255.255.255.255
- źródłowy adres MAC: 00-80-48-C6-A3-91
- oferowany adres IP: 172.16.2.50
- okres dzierżawy: 3600 s
- pozostałe parametry
- identyfikator transakcji: 654
- identyfikator serwera: 172.16.2.15
DHCPRequest
- źródłowy adres IP (klienta): 0.0.0.0
- docelowy adres IP: 255.255.255.255
- rozgłoszeniowy adres MAC: FFFFFFFFFFFF
- źródłowy adres MAC: 00-80-48-C6-A3-91
- żądany adres IP (zaproponowany przez serwer DHCP): 172.16.2.50
- okres dzierżawy: 3600 s
- pozostałe parametry
- identyfikator transakcji: 655
DHCPAck
- źródłowy adres IP (serwera): 172.16.2.15
- docelowy adres IP: 255.255.255.255
- źródłowy adres MAC: 00-80-48-C6-A3-91
- okres dzierżawy: 3600 s
- pozostałe parametry
- identyfikator transakcji: 655
- identyfikator serwera: 172.16.2.15
Ponieważ wiadomości między klientem a serwerem DHCP są wymieniane z wykorzystaniem adresu rozgłoszeniowego, nie mogą być przesyłane przez routery. To oznacza, że serwer DHCP może przydzielać adresy tylko w ramach jednego segmentu sieci. Dlatego w każdym segmencie sieci powinien znajdować się serwer DHCP lub router zgodny z RFC 1542 lub agent DHCP, zdolny przekazywać komunikaty DHCP między segmentami sieci.
Żeby wszystkie nieużywane aktualnie adresy znalazły się w puli adresów do wykorzystania, serwer DHCP sprawdza ważność okresu dzierżawy. Po upływie połowy okresu dzierżawy klient DHCP zażąda odnowienia okresu dzierżawy i serwer DHCP go przedłuża. Przedłużając okres dzierżawy danego adresu IP, serwer DHCP przesyła też pozostałe parametry, ponieważ mogły się one zmienić w międzyczasie. Jeśli komputer przestanie używać przydzielonego mu adresu IP (np. gdy zostanie wyłączony lub przełączony do innej podsieci), okres dzierżawy wygaśnie i ten adres IP będzie mógł zostać przydzielony innemu komputerowi.
W Windows protokół TCP/IP jest domyślnie skonfigurowany do pobierania ustawień z serwera DHCP. Możesz wyłączyć tę opcję, jeśli chcesz ręcznie przydzielać adresy IP.
Narzędzie IPCONFIG, uruchamiane z poziomu wiersza polecenia, umożliwia analizę aktualnej konfiguracji adresu IP, okresu dzierżawy i pozostałych parametrów. Jeśli klient otrzymał już adres IP z serwera DHCP, podczas ponownego uruchomienia wymiana informacji między tymi dwoma urządzeniami będzie wyglądać inaczej. Zamiast żądania DHCPDiscover klient wysyła DHCPRequest z żądaniem przydzielenia używanego poprzednio adresu IP. Jeśli serwer może mu przydzielić ten adres, wysyła wiadomość DHCPAck, jeśli nie (np. dany adres został już wydzierżawiony przez inny komputer), wysyła wiadomość DHCPNack oznaczającą odmowę dzierżawy danego adresu IP. Wtedy procedura przydzielenia adresu musi być powtórzona.
Jeśli chcesz zaimplementować w sieci DHCP, potrzebne są do tego informacje wymienione na poniższej liście.
Zakres adresów IP. Którego zakresu prywatnych adresów chcesz używać w sieci?
- 192.168.x.y z maską podsieci 255.255.255.0
- 172.x..y.z z maską podsieci 255.255.0.0
- 10.x.y.z z maską podsieci 255.0.0.0
Brama domyślna. Adres IP bramy domyślnej.
Serwer DNS. Adres serwerów DNS z Windows Server
Alternatywy dla DHCP
DHCP nie jest jedynym narzędziem umożliwiającym zarządzanie adresami IP. W samym Windows XP Professional są trzy inne sposoby przydzielania klientom
adresów IP.
APIPA (Automatic Private IP Addressing) – automatycznie przydziela prywatne adresy IP klientom w ramach podsieci bez serwera DHCP.
Statyczne adresy IP – adresy IP są przydzielane ręcznie, jeśli w sieci nie są dostępne DHCP ani APIPA lub można się bez nich obejść. Ta metoda może być bardzo pracochłonna i wiąże się z dużym ryzykiem wystąpienia błędów w konfiguracji, szczególnie w większych sieciach. Poza tym przy przeniesieniu komputera do innej sieci konieczna jest ponowna konfiguracja protokołu TCP/IP.
Alternatywna konfiguracja IP – umożliwia używanie przez pojedynczy interfejs sieciowy wielu adresów IP, z tym że w danej chwili może być używany tylko jeden z przydzielonych adresów IP. Daje to między innymi możliwość nawiązywania połączenia z wykorzystaniem alternatywnej konfiguracji, gdy nie uda się nawiązać połączenia przy standardowej konfiguracji.
