Компьютерные сети требуют уникального IP-адреса для каждого устройства. Существуют два способа получения IP-адреса: статический и динамический. Статический IP-адрес назначается вручную администратором. Это подходит для небольших сетей, но в больших сетях становится неудобным и подвержено ошибкам. Динамический способ использует протокол DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).
Принцип работы DHCP
DHCP использует клиент-серверную модель. DHCP-сервер назначает IP-адреса, а DHCP-клиенты (устройства в сети) запрашивают их. Серверы DHCP могут работать на выделенных машинах или, например, на роутерах.
DHCP-сервер настраивается с диапазоном IP-адресов (пулом), который он может назначать клиентам. Кроме IP-адреса, сервер предоставляет маску подсети, шлюз по умолчанию и, возможно, адреса DNS-серверов.
Получение IP-адреса через DHCP
Подключая компьютер к сети с настройкой «автоматическое получение адреса», компьютер отправляет широковещательное сообщение DHCPDISCOVER: «Есть DHCP-сервер? Мне нужен IP-адрес!». В сообщении используется нулевой IP-адрес (0.0.0.0) и широковещательный адрес (255.255.255.255).
Роутер (или DHCP-сервер) получает сообщение и, если есть свободный IP-адрес, отправляет предложение DHCPOFFER. Даже без IP-адреса, устройство имеет MAC-адрес, достаточный для связи на втором уровне модели OSI в пределах подсети.
После получения DHCPOFFER, компьютер отправляет DHCPREQUEST, подтверждая запрос на полученный IP-адрес. Это сообщение рассылается по сети, чтобы другие DHCP-серверы знали, что IP-адрес занят.
Сервер отвечает DHCPACK («ОК, этот адрес ваш») и записывает соответствие между IP-адресом и MAC-адресом компьютера, удаляя IP-адрес из пула.
Процесс одинаков для домашних и корпоративных сетей.
Аренда IP-адресов и статическая резервация
IP-адрес, полученный через DHCP, предоставляется во временную аренду. В зависимости от настроек, компьютер примерно раз в сутки отправляет DHCPREQUEST для продления аренды. Сервер подтверждает продление с помощью DHCPACK. Без запроса на продление, IP-адрес возвращается в пул.
Для устройств, требующих постоянного IP-адреса (принтеры, серверы), DHCP поддерживает статическую резервацию. Назначенный IP-адрес закрепляется за устройством по MAC-адресу.
DHCP – автоматизированная система управления IP-адресами, упрощающая администрирование сети. Понимание принципов работы DHCP важно для эффективного использования и настройки сетевых устройств.