Введение в протокол IP: 07 - DHCP

• DHCP - это протокол динамической конфигурации хостов.  

• Он помогает автоматически настраивать IP-адреса, маски сети и шлюзы.  

• DHCP позволяет настраивать вспомогательные сервисы, такие как DNS и почтовые серверы.  

• DHCP позволяет указывать параметры работы системы, такие как MTU.  

• Это полезно для сетей с устройствами, добавляющими дополнительные заголовки.  

• DHCP помогает автоматизировать настройку параметров, что снижает вероятность ошибок.  

• Основная функция DHCP - управление IP-адресами.  

• Можно вручную назначать IP-адреса, но это требует системы учета.  

• Важно понимать, какие адреса уже выданы и у кого их можно забрать.  

• Ручное управление IP-адресами неэффективно для больших сетей.  

• Необходимо вести систему учета адресов, чтобы избежать конфликтов.  

• В корпоративных сетях ручной подход становится слишком сложным.  

• Существуют системы учета адресов, такие как IPAM в Windows Server 2012.  

• Эти системы собирают информацию из разных источников, но требуют ручного ввода.  

• Автоматическое управление IP-адресами позволяет избежать бардака и конфликтов.  

• DHCP является логическим продолжением протокола ARP.  

• Он использует формат сообщений ARP, но добавляет опции для управления IP-адресами.  

• Основная задача DHCP - предоставление узлов настройками для работы в сети.  

• DHCP снижает вероятность конфликтов, но не гарантирует их полное отсутствие.  

• Важно, чтобы система работала корректно и не допускала ошибок.  

• В большинстве реализаций есть система контроля за нормальной работой сети.  

• Если IP-адрес помечен как свободный, сервер не будет его выдавать.  

• Адреса выдаются на время и должны быть возвращены через некоторое время.  

• Динамическое распределение адресов: клиент получает свободный IP-адрес из пула.  

• Ручное размещение: администратор назначает постоянный IP-адрес клиенту.  

• Автоматическое размещение: новый клиент получает IP-адрес из пула и запоминается в базе.  

• Независимо от метода выдачи, адрес выдается на определенное время.  

• Клиент не знает, как выбирается адрес, и может продлить аренду.  

• Клиент не может угадать, как сервер выбирает адрес.  

• Используется UDP и IP-адреса 67 и 68.  

• Клиент отправляет сообщение "дай адрес" на порт 67, сервер отвечает на 68.  

• Адреса в IP-сети включают 0.0.0.0 и 255.255.255.255.  

• Используются сообщения "дискавер", "офер", "ноледж" и другие.  

• Клиент ищет сервер, сервер предлагает адрес, клиент подтверждает аренду.  

• В нормальной аренде используются четыре основных сообщения.  

• В небольших компаниях и домашних сетях роутер часто выполняет роль сервера.  

• Объединение роутера и сервера уменьшает количество точек отказа.  

• В крупных сетях и провайдерских сценариях может использоваться отдельный сервер для раздачи адресов.  

• Клиент отправляет запрос на получение IP-адреса через широковещательный запрос.  

• Серверы предлагают адреса из своих пулов, клиент выбирает лучший вариант.  

• После выбора адреса клиент отправляет запрос на подтверждение аренды.  

• В запросе на подтверждение аренды указываются опции, которые клиент и сервер согласовывают.  

• Опции могут включать маску подсети, антипи и другие параметры.  

• Финальное согласование включает все согласованные опции.  

• Время аренды фиксируется на сервере и обозначается буквой T.  

• Клиент должен продлить аренду, пока адрес еще активен.  

• Первая попытка продления аренды происходит через половину оставшегося срока.  

• Если первая попытка продления не удалась, клиент повторяет попытку через половину оставшегося времени.  

• Если и вторая попытка не удалась, клиент начинает широковещательный запрос на продление.  

• Если и это не удается, клиент прекращает аренду и освобождает адрес.  

• Клиент может досрочно прекратить аренду, отправив сообщение на сервер.  

• Сервер может внепланово прекратить аренду, отправив сообщение "форс".  

• Если сервер не подтверждает аренду, клиент должен начать процесс заново.  

• Пакет содержит множество полей, включая тип операции, тип аппаратного адреса, длину аппаратного адреса и количество агентов ретрансляции.  

• Тип операции: запрос или ответ, обозначается единицей и двойкой соответственно.  

• Тип аппаратного адреса: интернет-адрес, длина в байтах, количество агентов ретрансляции.  

• Ретрансляция необходима, если клиент и сервер не находятся в одной сети.  

• Роутеры увеличивают количество хопов на единицу при пересылке пакетов.  

• Идентификатор транзакции ID: клиент генерирует случайное число для идентификации запроса.  

• Поле времени: обычно ноль, так как время не имеет значения.  

• Поле флагов: не содержит ничего интересного.  

• Клиентский адрес: IP-адрес клиента или нули, если адреса нет.  

• Адрес сервера: IP-адрес сервера.  

• Аппаратный адрес клиента: шесть байт, поле шестнадцатибайтовое для совместимости с протоколом BGP.  

• Поле опций: может содержать название сервера или имя файла для удаленной загрузки.  

• Опции начинаются с магического числа, размер поля опций ограничен 340 байтами.  

• Пакет ограничен по размеру для совместимости с коммутируемыми соединениями.  

• Клиент может запросить у сервера опции, которые он поддерживает.  

• Сервер может предложить опции, которые он понимает.  

• Клиент может выбрать интересующие его опции.  

• Код 1: сам не отмазка, используется для передачи маски подсети.  

• Код 3: шлюз по умолчанию, указывает IP-адреса маршрутизаторов.  

• Код 6: DNS-серверы, может быть несколько IP-адресов.  

• Код 12: хостнейм, клиент отправляет свое имя.  

• Код 23: дефолтный TTL, указывает TTL для пакетов.  

• Код 26: интерфейс MTU, указывает MTU для интерфейса.  

• Код 33: маршрут на один IP-адрес, используется в бесклассовых сетях.  

• Код 35: тайм-аут кэша ARP, централизованное управление кэшем.  

• Код 50: пи-адрес, указывает конкретный IP-адрес.  

• Код 55: параметр лист, список поддерживаемых опций.  

• Код 61: клиентский идентификатор, используется для получения адреса.  

• Код 66 и 150: адрес сервера для загрузки, полезен для IP-телефонов.  

• Код 121: замена 33, используется для маршрутов на сетку.  

• Код 82: ретрансляция, добавляет информацию о ретрансляторе.  

• Код 82 указывает порт и идентификатор ретранслятора.  

• Опция полезна для провайдеров, чтобы пользователи не могли появляться за другим портом.  

• Пример: провайдер с многоквартирным домом и проводами до каждой квартиры.  

• Сервер провайдера запоминает, из какого порта пришел запрос, и выдает IP-адрес в зависимости от биллинга.  

• Модифицированный DHCP-сервер стоит в офисе провайдера.  

• Использование агентов ретрансляции для упрощения настройки.  

• Опция 82 позволяет централизованно управлять настройками.  

• Опция 255 означает, что больше опций не будет.  

• Поле с опциями начинается с Magic Cookie и заканчивается опцией 255 нулевой длины.  

• В 2001 году предложена опция для предотвращения выдачи адресов неавторизованным серверам, но она не взлетела из-за сложности реализации.  

• В сети можно разместить два сервера, если они раздают непересекающиеся диапазоны адресов.  

• Синхронизация состояния адресов между серверами улучшает отказоустойчивость.  

• Неавторизованные серверы могут раздавать адреса, что приводит к проблемам в сети.  

• Пример: сотрудник приносит домой устройство и подключает его к сети, создавая новый DHCP-сервер.  

• Решение: использование оборудования с подслушиванием для предотвращения неавторизованных действий.  

• Время аренды полезно для управления ресурсами.  

• Можно использовать на любой реализации, что делает его полезным инструментом.  

• В корпоративной сети рекомендуется выбирать большой срок аренды, чтобы избежать смены IP-адресов при уходе сотрудников в отпуск.  

• Если срок аренды меньше месяца, IP-адрес может быть выдан другому устройству, что приведет к проблемам.  

• Для сохранения IP-адресов сотрудников рекомендуется выставлять срок аренды не менее двух месяцев.  

• При перезагрузке сервера, который ведет базу IP-адресов, могут возникнуть конфликты.  

• Для предотвращения этого нужно использовать серверы, которые не забывают, кому какие адреса выданы, или реже перезагружать оборудование.  

• В случае необходимости постоянного использования одного и того же IP-адреса, его можно зарезервировать или использовать автоматическое или ручное размещение.  

• В гостевых сетях, таких как кафе, рекомендуется выставлять короткий срок аренды, например, 15 минут.  

• Это позволяет избежать проблем с продлением аренды и позволяет быстро вернуть IP-адрес в базу свободных адресов.  

• В переговорках и других местах, где устройства подключаются и отключаются быстро, также лучше использовать короткие сроки аренды.  

• Релей позволяет узлам, не находящимся в одной канальной среде с сервером, взаимодействовать.  

• Клиент отправляет сообщения через браткаст, которые роутер не маршрутизирует.  

• Релей добавляет 82-ю опцию и пересылает сообщение на сервер.  

• Сервер предлагает офер, который релей пересылает обратно клиенту.  

• Клиент отправляет запрос через браткаст, релей перепаковывает его в каст и отправляет на сервер.  

• В корпоративных сценариях релей менее полезен, так как можно использовать локальные адреса.  

• В корпоративных средах релей увеличивает вероятность ошибок.  

• В провайдерских средах релей полезен для сложных сценариев, таких как биллинг.  

• В корпоративных сетях релей может замедлять работу из-за дополнительных посредников.  

• Атаки на DHCP могут опустошить пул адресов, что затруднит получение адресов реальными клиентами.  

• Коммутаторы должны отслеживать нездоровую активность и блокировать подозрительные запросы.  

• Возможны различные методы защиты, включая блокировку портов и уведомление администратора.  

• Демонстрация работы DHCP на примере узла с MAC-адресом 500000200.  

• Узел пытается получить адрес 0.0.0.0 и проверяет наличие других адресов.  

• После получения адреса узел отправляет сообщение DHCP Discover.  

• Клиент отправляет сообщение с параметрами: реквестст единичка, тип железного, типа канального адреса единичка, длина мак адреса шесть байт, количество прыжков хопс ноль.  

• Транзакшн найди четырехбайтовое число, придуманное случайным образом.  

• Клиентский ай-пи адрес указывается как ноль ноль ноль ноль, так как у клиента нет ай-пи адреса.  

• Клиентский мак адрес: пять ноль ноль ноль ноль два ноль ноль ноль ноль.  

• Поле мак адреса должно быть шестнадцати байтовым, поэтому дополняется нулями.  

• Серверное имя и имя файла для загрузки не указаны.  

• Мэджик куки: шестнадцатеричное число 63825363.  

• Опция 57 указывает на размер сообщения, который может быть получен.  

• Клиентский идентификатор: узел, который посылает запрос, показывает код транзакции и имя.  

• Хост нейм: шесть байт, слово "роутер".  

• Сервер поддерживает опции: сабнет маск, дам сервер, адрес днс сервера, имя домена, шлюз по умолчанию, статические маршруты, адрес тиф типи для загрузки.  

• Опция 60 показывает, что это за железка.  

• Опция 255 означает, что больше опций не будет.  

• Сервер проверяет, свободен ли ай-пи адрес 10.0.0.5.  

• Если ответ не получен, сервер предлагает ай-пи адрес 10.0.0.5 клиенту.  

• Клиент понимает, что это его адрес по коду транзакции.  

• Сервер предлагает адрес 10.0.0.5 на 86400 секунд.  

• Опции: сабнет маск, маршрут до ай-пи адреса 8.8.8.8 через 10.0.0.1.  

• Клиент запрашивает дополнительные опции, которые сервер не может обработать.  

• Клиент запрашивает реквест после получения всех опций.  

• Сервер подтверждает запрос и предлагает адрес 10.0.0.5.  

• В запросе подтверждаются все параметры.  

• Сервер 10.0.0.1 готов выдать адрес 10.0.0.5.  

• После получения адреса, устройство проверяет его валидность.  

• Устройство отправляет ARP-запрос с IP-адресом 10.0.0.5.  

• В запросе указывается MAC-адрес отправителя и получателя.  

• Все узлы, получившие ARP-пакет, заносят информацию в кэш ARP.  

• ARP-запрос отправляется дважды для надежности.  

• Устройство запрашивает MAC-адрес сервера 10.0.0.1.  

• После получения ответа, в кэше ARP появляется запись о сервере.  

• ARP и RPF автоматизируют настройку связей между узлами.  

• Ручная настройка связей сложна и подвержена ошибкам.  

• Протоколы ARP и RPF упрощают работу в сети.  

• Обсуждение экзотических сценариев в сети.  

• Переход к обсуждению протокола IPv7 в следующей части.