سرویس DHCP چیست، چگونه کار می کند و چه کاربردی دارد؟

به میزبان در هر شبکه می توان آدرس IP را به صورت دستی یا پویا اختصاص داد. در یک شبکه خانگی کوچک که دارای 2 یا 3 رایانه است، می توانیم آدرس های IP را به صورت دستی اختصاص دهیم اما تصور کنیم شبکه ای دارای صد ها کامپیوتر است و شما باید آدرس های IP را به همه آن ها اختصاص دهید. این می تواند برای مدیران شبکه یک کابوس باشد! هیچ دو میزبانی نمی تواند آدرس IP یکسانی داشته باشد و اختصاص آدرس IP دستی آن ها می تواند منجر به خطا و سردرگمی شود. بنابراین، برای حل این مشکل سرویس DHCP مورد نیاز است. DHCP برای ساده سازی اختصاص آدرس های IP در یک شبکه مورد نیاز است. بنابراین، بیایید با این پست کمی در مورد سرویس DHCP اطلاعات کسب کنیم.

سرویس DHCP چیست؟

پروتکل پیکربندی میزبان پویا یا Dynamic Host Configuration Protocol که به اختصار DHCP نامیده می شود یک پروتکل مدیریت شبکه است که برای خودکار سازی فرآیند پیکربندی دستگاه ها در زمینه آدرس های IP استفاده می شود، بنابراین به آن ها امکان می دهد از خدمات شبکه مانند DNS ،NTP و هر پروتکل ارتباطی مبتنی بر (پروتکل) UDP یا TCP استفاده کنند. یک سرور DHCP به صورت پویا یک آدرس IP و سایر پارامتر های پیکربندی شبکه را به هر دستگاهی در شبکه اختصاص می دهد تا بتواند با سایر شبکه ها نود ها توسط IP ارتباط برقرار کند. DHCP پیشرفت پروتکل قدیمی ای به نام BOOTP است.

سرویس DHCP اختصاص دادن آدرس IP را تسهیل می کند و کار مدیر شبکه را کاهش می دهد. علاوه بر آدرس آی پی، DHCP همچنین زیر شبکه های Subnet، درگاه (Gateway) پیش فرض و آدرس سرور نام دامنه (DNS) و سایر پیکربندی ها را به میزبان اختصاص می دهد و با این کار وظیفه مدیر شبکه را آسان می کند.

اجزای DHCP

• DHCP Server: به طور معمول یک سرور یا روتر است که اطلاعات پیکربندی شبکه را در خود نگه می دارد.
• DHCP Client: این یک گره (Node) است که اطلاعات پیکربندی را مانند هر رایانه یا موبایلی از سرور دریافت می کند.
• DHCP Relay Agent: اگر فقط یک سرور DHCP برای چندین شبکه دارید، DHCP Relay Agent موجود در هر شبکه درخواست DHCP را به سرور ها هدایت می کند. زیرا بسته های DHCP نمی توانند از طریق روتر عبور کنند. از این رو، Relay Agent مورد نیاز است تا سرور های DHCP بتوانند درخواست از همه شبکه ها را کنترل کنند.
• IP address pool: شامل لیستی از آدرس های IP است که برای انتساب به مشتری در دسترس است.
• Subnet Mask: یک عدد 32 بیتی است که با تنظیم Host ID به صورت 0 و Network ID به صورت 1 ایجاد می شود. به این ترتیب Subnet Mask آدرس IP را به آدرس های شبکه و میزبان جدا می کند.
• Lease Time: مدت زمانی است که آدرس IP برای مشتری در دسترس است. پس از این زمان مشتری باید آدرس IP را تمدید کند.
• Gateway Address: آدرس gateway به میزبان اطلاع می دهد که محل اتصال به اینترنت کجاست.

DHCP چگونه کار می کند؟

DHCP در لایه برنامه (application layer) شبکه کار می کند تا آدرس IP را به صورت پویا به مشتری اختصاص دهد و این از طریق تبادل یک سری پیام به نام تراکنش های DHCP یا مکالمه DHCP اتفاق می افتد.

پیدا کردن DHCP: سرویس گیرنده برای کشف سرور های DHCP پیام ارسال می کند. رایانه Client بسته ای را با مقصد پخش پیش فرض 255.255.255.255 یا آدرس پخش خاص زیر شبکه در صورت تنظیمات، ارسال می کند. 255.255.255.255 یک آدرس پخش ویژه است که به معنای "این شبکه" است: به شما امکان می دهد یک بسته پخش را به شبکه ای که به آن متصل هستید ارسال کنید که به این کار (broadcast) گفته می شود.

پیشنهاد DHCP: هنگامی که سرور DHCP پیام DHCP Discover را دریافت می کند، با ارسال پیام پیشنهادی DHCP به کلاینت، آدرس IP را به آن پیشنهاد می کند. این پیام پیشنهادی DHCP شامل آدرس IP پیشنهادی برای سرویس گیرنده DHCP، آدرس IP سرور، آدرس MAC سرویس گیرنده، Subnet Mask ،Gateway، آدرس DNS و اطلاعات اجاره می باشد.

• آدرس IP پیشنهادی برای سرویس گیرنده DHCP (اینجا 192.168.1.11)
• ماسک زیر شبکه برای شناسایی شبکه (اینجا 255.255.255.0)
• IP دروازه پیش فرض زیر شبکه (اینجا 192.168.1.1)
• IP سرور DNS برای ترجمه نام (اینجا 8.8.8.8)

درخواست DHCP: در بیشتر موارد، کلاینت می تواند چندین پیشنهاد DHCP دریافت کند زیرا در شبکه تعداد زیادی سرور DHCP وجود دارد. اگر آدرس IP یک سرور خراب شود، سایر سرور ها می توانند پشتیبان تهیه کنند. اما مشتری فقط یک پیشنهاد DHCP را می پذیرد. در پاسخ به این پیشنهاد، مشتری با ارسال درخواست DHCP آدرس پیشنهادی را از یکی از سرور های DHCP درخواست می کند. سایر آدرس های IP ارائه شده از سرور های DHCP باقیمانده پس گرفته شده و به مجموعه آدرس های IP موجود بازگردانده می شوند.

تأیید DHCP: سپس سرور با تایید اجاره DHCP به مشتری، تأیید را به مشتری می فرستد. سرور ممکن است پیکربندی دیگری را که ممکن است مشتری از آن خواسته باشد ارسال کند. در این مرحله، پیکربندی IP به پایان رسیده است و مشتری می تواند از تنظیمات IP جدید استفاده کند.

کاربرد های سرویس DHCP

داده های پیکربندی ارسال شده توسط سرور DHCP و مقادیر کلیدی

یک سرور DHCP داده های پیکربندی را بر اساس سیاست های مدیر به مشتری درخواست کننده می دهد. پارامتر های متداول شبکه (که بعضاً به آن "گزینه های DHCP" نیز گفته می شود) شامل ماسک زیر شبکه، روتر، سرور نام دامنه، نام میزبان و نام دامنه است.

از آنجا که مشتری متقاضی هنگام پیوستن به شبکه آدرس IP ندارد، درخواست را پخش می کند. بنابراین پروتکل در مراحل اولیه ارتباطات IP استفاده می شود. اگر از چنین پروتکل پویایی برای دریافت آدرس IP استفاده نشده باشد، مشتری باید از یک آدرس IP از پیش تعریف شده به نام "static IP address" استفاده کند که به صورت دستی در رابط شبکه مشتری در پرونده های پیکربندی یا با یک دستور خاص پیکربندی می شود.

سرویس DHCP دارای سه مقدار کلیدی است:

1. وظایف عملیاتی کاهش می یابد: مدیر شبکه دیگر نیازی به پیکربندی دستی هر مشتری ندارد.
2. برنامه آدرس دهی IP بهینه شده است: آدرس هایی که دیگر استفاده نمی شوند آزاد می شوند و برای اتصال به سرویس گیرنده های جدید در دسترس قرار می گرفت.
3. تحرک کاربر به راحتی مدیریت می شود: هنگام تغییر نقطه دسترسی شبکه، سرپرست نیازی به پیکربندی دستی مشتری ندارد.

مدیریت زمان اجاره سرویس DHCP

اطلاعات آدرس IP اختصاص داده شده توسط DHCP فقط برای مدت زمان محدودی معتبر است و به عنوان اجاره DHCP شناخته می شود. همانطور که اشاره شد، مدت اعتبار هر آدرس DHCP lease نامیده می شود. با انقضای مدت اجاره، مشتری دیگر نمی تواند از آدرس IP استفاده کند و مجبور است تمام ارتباطات خود با شبکه IP را متوقف کند مگر اینکه بخواهد از طریق چرخه تمدید DHCP lease اجاره را تمدید کند.

برای جلوگیری از در دسترس نبودن سرور DHCP در پایان مدت اجاره، مشتریان معمولاً شروع به تمدید اجاره نامه خود را در نیمه مدت اجاره می کنند. این فرآیند تجدید تخصیص قوی آدرس IP به دستگاه ها را تضمین می کند. هر دستگاهی که در بدو ورود به شبکه IP v.4 (آدرس IP ورژن 4) جدیدی درخواست کند و پاسخی دریافت نکند، از آدرس اینترنتی پروتکل اینترنت خصوصی (APIPA) برای انتخاب آدرس استفاده می کند.

این آدرس ها در محدوده شبکه 169.254.0.0/16 هستند و جایگزین سرویس DHCP می باشند که در صورت بروز مشکل در شبکه یا کار نکردن DHCP برای مدت کوتاهی گره های شبکه سرویس می دهند.

سناریو های استفاده از سرویس DHCP

چهار سناریو اصلی استفاده از DHCP وجود دارد:

• اتصال اولیه: سرویس گیرنده از سرور DHCP آدرس IP و سایر مقادیر پارامتر را برای دسترسی به خدمات شبکه درخواست می کند.
• IP Usage Extension: مشتری برای افزایش استفاده از آدرس IP فعلی خود با سرور DHCP تماس می گیرد.
• IP Usage Extension: مشتری برای افزایش استفاده از آدرس IP فعلی خود با سرور DHCP تماس می گیرد.
• اتصال مشتری پس از راه اندازی مجدد: مشتری با DHCP سرور تماس می گیرد تا تأیید کند که می تواند از همان آدرس IP قدیمی قبل از راه اندازی مجدد استفاده کند.

گزینه های DHCP

با استفاده از گزینه های DHCP می توانید اطلاعات سرویس هایی را که مشتری می تواند استفاده کند، به طور خودکار در اختیار مشتری قرار دهید. این یک روش بسیار کارآمد برای خودکار کردن آدرس IP سرور زمان، سرور Mail، سرور DNS و سرور چاپگر است. این ویژگی همچنین می تواند برای ارائه یک سرور فایل استفاده شود که توسط مشتری برای شروع یک روند بوت خاص استفاده می شود و عمدتاً برای تلفن های IP و نقاط دسترسی وای فای استفاده می شود، اما همچنین می تواند برای نصب خودکار سرویس های کلاینت استفاده شود.

اجرای سرویس DHCP

اجرای اصلی و جامع خدمات DHCP توسط کنسرسیوم سیستم های اینترنتی (ISC) ارائه می شود. ISC DHCP با پشتیبانی از هر دو ورژن آدرس های IP شامل IPv4 و IPv6 یک راه حل کامل و منبع باز برای پیاده سازی سرور و کلاینت های DHCP و Relay Agent ارائه می دهد. سایر محصولات DHCP Server شامل سرور Microsoft DHCP است.

سرویس DHCP را می توان با عدم موفقیت DHCP ارتقاء داد تا در دسترس بودن بالا و توازن بار در ترافیک ایجاد کند. ISC DHCP Failover متکی به داشتن یک جفت سرور مشترک است. یک سرور اصلی و یک سرور ثانویه (پشتیبان). سپس یک کانال ارتباطی مبتنی بر TCP، به نام کانال failover، باید بین دو سرور راه اندازی شود.

مزایای DHCP

• اجرای آن آسان است و اختصاص آدرس های IP اختصاصی دقیق
• بدون نیاز به پیکربندی دستی آدرس IP؛ صرفه جویی در وقت و کم شدن بار کاری برای مدیران شبکه
• تکالیف تکراری یا نامعتبر IP وجود ندارد و عدم تضاد آدرس IP
• یک مزیت بزرگ برای کاربران تلفن همراه؛ آپدیت شدن پیکربندی های معتبر جدید هنگام تغییر شبکه به طور خودکار

معایب DHCP

• از آنجا که سرور های DHCP هیچ سازوکار مطمئنی برای احراز هویت مشتری ندارند بنابراین هر سرویس گیرنده جدید می تواند به شبکه بپیوندد. این خطرات امنیتی مانند دادن آدرس IP به مشتریان غیر مجاز و تخلیه آدرس IP از سرویس گیرنده های غیرمجاز را به همراه دارد.
• اگر شبکه فقط یک سرور DHCP داشته باشد، سرور DHCP می تواند یک نقطه خراب شود.
• استفاده از شیوه broadcast و کند بودن سرویس.

سخن آخر

در این مقاله تمام موارد مهم و ابتدایی در مورد سرویس DHCP گفته شد. امیدواریم این پست به شما کمک کرده باشد تا اطلاعات بیشتری در مورد DHCP و موارد استفاده از آن کسب کرده باشید. توصیه می کنیم در صورت اقدام به راه اندازی یک سرور DHCP اطلاعات بیشتری در مورد مفاهیم اولیه شبکه و سرویس های ضروری و اولیه شبکه کسب کنید. همچنین شما می توانید به پست ما در مورد نحوه نصب سرور DNS نیز مراجعه کنید.