DHCP — различия между версиями

Материал из Викиконспекты
Перейти к: навигация, поиск
Строка 96: Строка 96:
  
 
==Алгоритм работы==
 
==Алгоритм работы==
 +
 +
===Получение IP адреса===
 +
 
[[Файл:dhcp_algo.gif|right|Алгоритм получения IP адреса.]]
 
[[Файл:dhcp_algo.gif|right|Алгоритм получения IP адреса.]]
  
Строка 113: Строка 116:
  
 
* Для досрочного прекращения аренды адреса клиент отправляет серверу сообщение '''DHCPRELEASE'''.
 
* Для досрочного прекращения аренды адреса клиент отправляет серверу сообщение '''DHCPRELEASE'''.
 +
 +
===Выбор адреса DHCP-сервером===
 +
 +
Алгоритм работы DHCP-сервера при получении '''DHCPDISCOVER''':
 +
* Если клиент запросил конкретный адрес, и в данный момент этот адрес свободен, то он будет отправлен клиенту.
 +
* Если клиент не запрашивал адрес, и адрес, закрепленный за ним в данный момент, свободен, то он будет отправлен клиенту.
 +
* Если ни один из предыдущих пунктов не выполнен, то адрес случайно выбирается из пула свободных адресов.
 +
* Если в пуле нет свободных адресов, то сервер отправляет сообщение о проблеме администратору.
 +
Следует отметить, что сервер не обязан отвечать на каждый поступивший запрос '''DHCPDISCOVER'''. Такой подход дает возможность управления использованием сети: например, можно разрешить серверу отвечать только тем клиентам, которые предварительно зарегистрировались с помощью специальной процедуры.
 +
 +
===Истечение срока аренды адреса===
 +
 +
Когда срок аренды адреса подходит к концу клиент может:
 +
* Отправить '''DHCPRELEASE''' и начать процедуру получения адреса заново
 +
* Продлить аренду текущего адреса по алгоритму:
 +
** Когда проходит половина времени аренды адреса, клиент переходит в состояние ''RENEWING''.
 +
*** Клиент оправляет DHCP-серверу, выдавшему адрес, сообщение '''DHCPREQUEST''' с просьбой продлить срок аренды.
 +
*** Получив '''DHCPACK''', клиент пересчитывает срок аренды и продолжает работу в обычном режиме.
 +
** Если ответ не получен к моменту времени '''=''' 7/8 срока аренды адреса, то клиент переходит в состояние ''REBINDING''.
 +
*** Клиент отправляет широковещательное сообщение '''DHCPREQUEST''' со своим текущим сетевым адресом.
 +
*** Получив '''DHCPACK''', клиент пересчитывает срок аренды и продолжает работу в обычном режиме.
 +
** Если к моменту окончания аренды ответ не получен, то процедура получения адреса начинается сначала.
 +
** Если ответ '''DHCPACK''' придет с опозданием, но до завершения новой процедуры получения адреса, то клиент продолжает пользоваться предыдущим адресом.

Версия 20:46, 11 декабря 2016

DHCP в модели OSI и стеке TCP/IP.

DHCP (англ. Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической настройки узла) — сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети.

Был предложен в 1993 г., и наиболее полное современное описание DHCP содержится в документе RFC 2131 (март 1997 г.).

DHCP является расширением протокола BOOTP, использовавшегося ранее для обеспечения бездисковых рабочих станций IP-адресами при их загрузке, и сохраняет с ним обратную совместимость.

Цель DHCP — устранить два основных ограничения, накладывающихся на другие анагологичные протоколы, а именно: отсутствие поддержки динамического назначения IP-адресов и возможность передавать от сервера на станцию-клиент лишь небольшое число параметров конфигурации.



Архитектура

Архитектура DHCP.

Работа протокола DHCP базируется на классической схеме клиент-сервер.

  • В роли клиентов выступают компьютеры сети, стремящиеся получить IP-адреса в так называемую аренду (lease).
  • DHCP-серверы выполняют функции диспетчеров, которые выдают адреса, контролируют их использование и сообщают клиентам требуемые параметры конфигурации.

Сервер поддерживает пул свободных адресов и, кроме того, ведет собственную регистрационную базу данных.




Сообщения

Взаимодействие DHCP-серверов с клиентами осуществляется путем обмена сообщениями.

Структура сообщения показана на рисунке, где в скобках указан размер поля в байтах.

Опишем подробнее поля:

Сообщение DHCP.
Поле Описание
op Тип сообщения (1 = BOOTREQUEST, 2 = BOOTREPLY)
htype Тип адреса оборудования
hlen Длина адреса оборудования
hops Используется ретранслирующим агентом
xid Идентификатор транзакции между сервером и клиентом
secs Время с момента выдачи DHCPREQUEST или начала обновления конфигурации
flags Флаги (первый бит маркирует широковещательные сообщения)
ciaddr IP-адрес клиента
yiaddr <Ваш> (клиентский) IP-адрес
siaddr IP-адрес следующего сервера, участвующего в загрузке
giaddr IP-адрес ретранслирующего агента
chaddr <Аппаратный> адрес клиента
sname Хост-имя сервера (опция)
file Имя загрузочного файла
options Поле дополнительных параметров

В роли транспортного протокола для обмена DHCP-сообщениями выступает UDP.

  • при отправке сообщения с клиента на сервер используется 67-й порт DHCP-сервера;
  • при передаче в обратном направлении - 68-й.

Эти номера портов, как и схожая структура сообщений, обеспечивают обратную совместимость DHCP с BOOTP. Конкретные процедуры взаимодействия клиентов и серверов BOOTP и DHCP регламентирует документ RFC 1542.

Алгоритм работы

Получение IP адреса

Алгоритм получения IP адреса.
  • Клиент посылает в свою подсеть широковещательное сообщение DHCPDISCOVER, в котором могут указываться устраивающие клиента IP-адрес и срок его аренды. В качестве IP-адреса источника указывается 0.0.0.0, в качестве адреса назначения - 255.255.255.255. Если DHCP-сервер отсутствует в подсети, то сообщение будет передано в другие подсети агентами протокола BOOTP.
  • Получив запрос от клиента, DHCP-сервер отвечает на него сообщением DHCPOFFER. В сообщение включается предлагаемый IP-адрес (yiaddr) и прочие конфигурации для клиента (адреса маршрутизаторов, DNS-серверов и т.д.).
    • На данном этапе сервер не обязан резервировать адрес, который он отправил клиенту.
  • Получив конфигурации от серверов (их может быть несколько, если в подсети более одного DHCP-севрера), клиент отправляет широковещательное сообщение DHCPREQUEST. В нем содержатся идентификатор выбранного сервера и, возможно, желательные значения запрашиваемых параметров конфигурации.
    • На данном этапе допускается, что клиента не устроит ни один из предложенных адресов, тогда он вновь отправит DHCPDISCOVER.
  • Получив DHCPREQUEST и убедившись, что в сообщении его идентификатор, сервер проверяет свободен ли в данный момент запрошенный адрес. Если да, то отправляет DHCPACK и вносит запись в базу, иначе отправляет DHCPNACK.
  • Получив сообщение DHCPACK, клиент обязан убедиться в уникальности IP-адреса (средствами протокола ARP) и зафиксировать суммарный срок его аренды.
    • Срок аренды: время, прошедшее между отправкой сообщения DHCPREQUEST и приемом ответного сообщения DHCPACK + срок аренды, указанный в DHCPACK.
    • Если адрес уже используется другой станцией, клиент отправляет DHCPDECLINE и начинает всю процедуру снова.
  • Для досрочного прекращения аренды адреса клиент отправляет серверу сообщение DHCPRELEASE.

Выбор адреса DHCP-сервером

Алгоритм работы DHCP-сервера при получении DHCPDISCOVER:

  • Если клиент запросил конкретный адрес, и в данный момент этот адрес свободен, то он будет отправлен клиенту.
  • Если клиент не запрашивал адрес, и адрес, закрепленный за ним в данный момент, свободен, то он будет отправлен клиенту.
  • Если ни один из предыдущих пунктов не выполнен, то адрес случайно выбирается из пула свободных адресов.
  • Если в пуле нет свободных адресов, то сервер отправляет сообщение о проблеме администратору.

Следует отметить, что сервер не обязан отвечать на каждый поступивший запрос DHCPDISCOVER. Такой подход дает возможность управления использованием сети: например, можно разрешить серверу отвечать только тем клиентам, которые предварительно зарегистрировались с помощью специальной процедуры.

Истечение срока аренды адреса

Когда срок аренды адреса подходит к концу клиент может:

  • Отправить DHCPRELEASE и начать процедуру получения адреса заново
  • Продлить аренду текущего адреса по алгоритму:
    • Когда проходит половина времени аренды адреса, клиент переходит в состояние RENEWING.
      • Клиент оправляет DHCP-серверу, выдавшему адрес, сообщение DHCPREQUEST с просьбой продлить срок аренды.
      • Получив DHCPACK, клиент пересчитывает срок аренды и продолжает работу в обычном режиме.
    • Если ответ не получен к моменту времени = 7/8 срока аренды адреса, то клиент переходит в состояние REBINDING.
      • Клиент отправляет широковещательное сообщение DHCPREQUEST со своим текущим сетевым адресом.
      • Получив DHCPACK, клиент пересчитывает срок аренды и продолжает работу в обычном режиме.
    • Если к моменту окончания аренды ответ не получен, то процедура получения адреса начинается сначала.
    • Если ответ DHCPACK придет с опозданием, но до завершения новой процедуры получения адреса, то клиент продолжает пользоваться предыдущим адресом.