Protokół DHCP co to jest i jak działa?

Protokół DHCP (inaczej Dynamic Host Configuration Protocol) jest powszechnie używany w sieciach w procesie znanym jako dynamiczne przydzielanie adresów IP. Aby dołączyć do sieci i połączyć się z usługami, urządzenie każdego użytkownika potrzebuje co najmniej adresu IP z dozwolonej puli adresów IP. Kiedy komputer po raz pierwszy łączy się z siecią lokalną za pomocą kabla lub identyfikatora SSID Wi-Fi, pierwszą rzeczą jest sprawdzenie adresu IP, adresu maski sieci, adresu bramy domyślnej i adresów serwerów DNS.

Jak działa protokół DHCP

Krok 1

Host łączący się z siecią (kablową lub bezprzewodową) wysyła komunikat DHCP DISCOVER w celu wykrycia wszystkich hostów w segmencie warstwy 2 (adres docelowy to FF:FF:FF:FF:FF:FF). Ramka z komunikatem DISCOVER trafia do serwera DHCP.

Krok 2

Po odebraniu komunikatu DHCP DISCOVER serwer DHCP sugeruje ofertę adresowania IP hostowi klienta w trybie unicast. Ta wiadomość zwana DHCP OFFER zawiera:

1. proponowany konkretny adres IP dla klienta (tutaj 192.168.1.10)
2. maskę podsieci identyfikująca przestrzeń podsieci (tutaj 255.255.255.0)
3. adres IP bramy domyślnej dla podsieci (tutaj 192.168.1.1)
4. adres IP serwera DNS do tłumaczeń nazw (tutaj 8.8.8.8)
5. opcje (przeczytaj cały artykuł)

Krok 3

Teraz, po otrzymaniu oferty, klient żąda informacji, wysyłając oficjalnie wiadomość REQUEST do serwera DHCP, tym razem w trybie unicast.

Krok 4

Serwer wysyła do klienta wiadomość ACKNOWLEDGE potwierdzającą dzierżawę DHCP. Teraz klient może korzystać z nowych ustawień adresu IP.

Które informacje uzyskiwane z protokołu DHCP są wymagane, a które opcjonalne?

Do działania urządzenia potrzebny jest jedynie adres IP i maska podsieci. Dzieje się tak w przypadku, gdy urządzenie znajduje się w tej samej podsieci co inne urządzenia i komunikuje się z innymi, znając ich adresy IP. Dzięki temu nie ma potrzeby wychodzenia poza własną podsieć i dlatego brama domyślna nie jest potrzebna. Przydzielanie adresów jest w takim przypadku bardzo proste. Używanie do komunikacji wyłącznie adresów IP eliminuje również potrzebę tłumaczenia nazw, więc serwer DNS jest nadal opcjonalny. Jednak w rzeczywistych scenariuszach większość komunikacji wykracza poza podsieć i opiera się na w pełni kwalifikowanych nazwach domen (FQDN).

Oprócz niezbędnych parametrów DHCP, istnieją opcje DHCP, takie jak popularna Opcja 150 wykorzystywana w telefonii IP w celu informowania telefonów IP o adresie IP centrali IP PBX w celu prawidłowej rejestracji telefonu – na przykład Cisco Call Manager lub Asterisk PBX. Prawie wszyscy dostawcy serwerów DHCP są w stanie przekazywać opcje DHCP.

Co, jeśli serwer DHCP znajduje się w innej podsieci?

Możesz zadać sobie pytanie, czy istnieje potrzeba posiadania serwera DHCP w tym samym segmencie L2 (VLAN), ponieważ komunikat DHCP OFFER opiera się na docelowym adresie rozgłoszeniowym, który jest odpowiedni tylko dla tej samej podsieci. To dobry trop! Jednak ze względu na skalowalność DHCP istnieje możliwość umieszczenia serwera DHCP poza podsiecią. W takim rozwiązaniu pakiety DHCP DISCOVER, które zazwyczaj docierają do interfejsu bramy domyślnej, są przekształcane w pakiety unicast (osadzone komunikaty DHCP Discover) z polem giaddr, które informuje serwer o logicznej identyfikacji załącznika. Pakiet jest wysyłany bezpośrednio na adres IP serwera znajdującego się gdzieś w rutowalnej chmurze IP. Giaddr pomaga serwerowi DHCP znaleźć właściwą pulę adresów do przyznania adresu.

Jak skonfigurować serwer DHCP?

Administrator sieci może włączyć funkcjonalność serwera DHCP na przełączniku, na którym włączone są interfejsy SVI lub fizyczne interfejsy warstwy 3. Zobacz, jak ustawić konfigurację DHCP na serwerze z podsiecią 192.168.10.0/24.

!---- enable SVI -----
Switch(config)# interface VLAN10
Switch(config-if)# ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
!---- define the pool name -----
Switch(config)# ip dhcp pool VLAN10
!---- specify network-----
Switch(dhcp-config)#network 192.168.10.0 255.255.255.0
!---- specify default gateway for subnet-----
Switch(dhcp-config)#default-router 192.168.10.1
!---- specify dns servers-----
Switch(dhcp-config)#dns-server 8.8.8.8 4.4.4.4

Żeby dodać opcję do puli DHCP skorzystaj z poniższych komend

Switch(config)# ip dhcp pool VLAN10
Switch(dhcp-config)#option 150 ip 1.2.3.4
!---- where option has number 150 and Call manager server is 1.2.3.4-----

Aby zweryfikować konfigurację powiązań DHCP MAC i IP, można wydać kilka poleceń wyświetlania:

Switch#sh ip dhcp binding
...
10.4.64.11 0100.e04c.3d38.8f Jul 03 1993 12:28 PM Automatic
10.4.64.12 0118.a6f7.4338.39 Jul 03 1993 08:18 AM Automatic
10.4.64.16 5844.9824.70ea Jul 03 1993 01:44 PM Automatic
10.4.64.26 011c.3947.0ac7.aa Jul 03 1993 03:36 PM Automatic
10.4.64.37 0100.e04c.4117.3f Jul 03 1993 07:37 AM Automat

Po więcej konfiguracji sieci, przełączników i routerów (nie tylko Cisco) zajrzyj do kącika Design & Config.