Протокол динамического конфигурирования узлов

8.1. Общие сведения о динамическом конфигурировании узлов

Всем устройствам, которые обмениваются сообщениями через сеть Интернет, необходимы уникальные IP-адреса, которые назначаются в статическом или динамическом режиме. В статическом режиме IP-адреса назначает администратор маршрутизаторам, серверам, сетевым принтерам и другим устройствам, адреса которых меняются редко. В то же время, адреса рабочих станций (узлов) могут изменяться достаточно часто.

Протокол динамического конфигурирования узлов (Dynamic Host Configuration Protocol - DHCP) позволяет автоматизировать процесс назначения IP-адресов рабочим станциям из диапазона (пула) адресов, выделенного провайдером администратору. Назначение адресов может происходить в трех режимах:

• в ручном режиме администратор назначает устройству выделенный протоколом DHCP статический IP-адрес;
• в автоматическом режиме протокол DHCP автоматически выделяет устройству в постоянное пользование статический IP-адрес из пула адресов;
• в динамическом режиме протокол DHCP выделяет из пула адресов в аренду устройству IP-адрес на определенный период времени.

Динамическое назначение адресов протоколом DHCP производится по запросу клиента на определенный промежуток времени, для продления которого пользователь должен периодически обращаться к серверу. При освобождении IP-адресов они возвращаются в пул DHCP-серверу, который перераспределяет их. При повторном запросе клиента, освободившего IP-адрес, сервер пытается назначить ранее использовавшийся адрес. Помимо IP-адреса протокол DHCP предоставляет пользователю еще целый ряд параметров (маску подсети, шлюз по умолчанию, IP-адрес сервера DNS и другие параметры).

В качестве DHCP-сервера могут работать различные устройства при установке соответствующего программного обеспечения. В локальных сетях сервер конфигурируется либо на выделенном персональном компьютере, либо на локальном маршрутизаторе, который получает IP-адреса с DHCP-сервера провайдера.

Получение адресной информации от DHCP-сервера (IP-адрес, маска подсети, адрес шлюза по умолчанию, адрес DNS-сервера) происходит за 4 этапа ( рис. 8.1):

Рис. 8.1. Получение адресной информации от DHCP-сервера

1. Клиент, которому необходима адресная информация, посылает в сеть кадр широковещательного запроса обнаружения серверов DHCP DISCOVER с МАС-адресом назначения FF-FF-FF-FF-FF-FF.
2. Сервер отвечает предложением арендовать IP-адрес (DHCP OFFER) с использованием одноадресной рассылки.
3. В локальной сети может быть несколько DHCP-серверов. Поэтому клиент выбирает сервер и посылает ему широковещательный запрос DHCP REQUEST на получение IP-адреса. Запрос широковещательный, чтобы другие DHCP-серверы знали, что их предложение отклонено.
4. Сервер отвечает положительным подтверждением DHCP PACK в одноадресном режиме или дает отрицательный ответ DHCP NAK, если истекло время действия предложения или предложенный адрес уже передан другому клиенту. В этом случае процесс получения адресной информации нужно начать заново с посылки широковещательного запроса DHCP DISCOVER.

Продление срока аренды IP-адреса производится путем посылки запроса DHCP REQUEST в одноадресном режиме.

Когда сервер получает запрос DHCP REQUEST, он проверяет, не выдан ли уже другому клиенту ранее предложенный сервером IP-адрес. Для этого сервер посылает запрос (команду ping) на предлагаемый IP-адрес. При отрицательном результате "пингования" сервер DHCP резервирует IP-адрес, протокол ARP создает запись МАС-адреса клиента и выданного ему IP-адреса.

На рис. 8.2 изображен формат кадра обнаружения сервера DHCPv4, где неизвестные данные в кадре отображаются в виде четырех нулей 0.0.0.0.

Рис. 8.2. Формат кадра обнаружения DHCPv4

8.2. Конфигурирование сервера DHCP на маршрутизаторе

Конфигурирование сервера DHCP на маршрутизаторе рассмотрено на примере сети рис. 8.3.

Рис. 8.3. Сервер DHCP на маршрутизаторе

При конфигурировании сервера DHCP на маршрутизаторе необходимо задать пул адресов, например, все адреса сети 192.168.10.0/24 за исключением первых пяти адресов (192.168.10.1 - 192.168.10.5), зарезервированных для серверов, маршрутизаторов, сетевых принтеров, а также последнего адреса 192.168.10.254. Присвоить пулу имя (прописными буквами), после чего в приглашении формируется расширение R-A(dhcp-config)#. Кроме того, задается шлюз по умолчанию (192.168.10.1).

R-A(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.10.1 192.168.10.5
R-A(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.10.254
R-A(config)#ip dhcp pool SERV-DH
R-A(dhcp-config)#network 192.168.10.0 255.255.255.0
R-A(dhcp-config)#default-router 192.168.10.1
  

Для проверки функционирования сервера DHCP используется ряд приемов и команд. Например, при обращении к параметрам конфигурации компьютера ( рис. 8.4) видно, что узлу присвоен первый доступный адрес (192.168.10.6) из пула адресов сервера DHCP.

Рис. 8.4. IP-конфигурация узла

В полном объеме адресная информация конечного узла отображается по команде:

Для обновления адресной информации на конечном узле можно последовательно вести команды:

По первой команде ipconfig/release адресная информация обнуляется, по второй ipconfig/renew адресная информация обновляется.

Команда show ip dhcp binding позволяет проследить, какие IP-адреса назначены сервером автоматически:

R-A#show ip dhcp binding
IP address    Client-ID/      Lease expiration Type 
Hardware address
192.168.10.6     00D0.D3D9.D233      --          Automatic
  

Основные параметры DHCP-сервера отображает текущая конфигурация:

R-A#show run
...
ip dhcp excluded-address 192.168.10.1 192.168.10.5
ip dhcp excluded-address 192.168.10.254
!
ip dhcp pool SERV-DH
 network 192.168.10.0 255.255.255.0
default-router 192.168.10.1
  

По умолчанию служба DHCPv4 включена на всех маршрутизаторах Cisco. Для ее выключения следует дать команду:

R-A(config)#no service dhcp
  

Повторное включение службы производится по команде:

R-A(config)#service dhcp