Тема.    Распределение IP-адресов. Служба DHCP

 

   Ручная настройка IP-адреса

В одноранговых сетях, включающих в свой состав два-три десятка узлов, IP-адресация настраивается вручную. Администратор сети либо пользователи выполняют настройки сетевого подключения, задавая конкретные значения IP- адреса и маски в настройках сетевой операционной системы на каждом из компьютеров сети. Адреса выбираются из заранее составленного администратором списка (это позволит избежать повторения адресов), а маска подсети должна быть одинаковой для всех узлов данной сети. Такой способ

имеет массу недостатков, однако в отсутствии DHCP-сервера он является единственно возможным.

Рис. 28. Ручная настройка IP-адреса в MS Windows

Для настройки IP-адреса системы вручную, необходимо после установки операционной системы выполнить целый ряд манипуляций:

1.    В настройках параметров сетевого подключения

·      указать IP v4 в качестве протокола соединения;

·      переключить     способ     получения   IP-адреса                на            ручное назначение («Использовать следующий IP-адрес»);

·      ввести значение IP-адреса для данного узла;

·      указать маску данной сети (подсети);

·      указать   IP-адрес   основного                шлюза      Интернета   в данной подсети;

·      указать    IP-адреса    основного    и                 дополнительного            DNS-

серверов.

2.    В некоторых более сложных случаях дополнительные настройки придется выполнить еще и в используемом браузере, например, указать:

·      IP-адрес прокси-сервера сети;

·      адрес TCP-порта, используемого для взаимодействия с прокси-сервером.

Ручная настройка параметров TCP/IP поддерживается всеми операционными системами: MS Windows, Linux, FreeBSD и др. Однако у каждой операционной системы набор необходимых к выполнению манипуляций значительно отличается.

Очевидно, что процесс настройки параметров сетевого взаимодействия вручную достаточно трудоемкий. Кроме того, необходимо отслеживать корректность и целостность настроек в каждом из компьютеров в сети, а администратору – вести таблицу назначенных IP-адресов во избежание их повторения.

 

   Распределение IP-адресов службой DHCP

DHCP (англ. Dynamic Host Configuration Protocol – протокол динамической конфигурации узла) — это сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Данный протокол работает по модели

«клиент-сервер».

Для автоматической конфигурации компьютер-клиент на этапе конфигурации сетевого устройства обращается к так называемому серверу DHCP, и получает от него нужные параметры. Сетевой администратор может задать диапазон адресов, распределяемых сервером среди компьютеров. Это позволяет избежать ручной настройки компьютеров сети и уменьшает количество ошибок. Протокол DHCP используется в большинстве сетей TCP/IP.

Помимо      IP-адреса,      DHCP      также                              может            сообщать клиенту дополнительные параметры, необходимые для нормальной работы в сети.

Некоторыми из наиболее часто используемых опций являются:

·      IP-адрес маршрутизатора по умолчанию;

·      маска подсети;

·      IP-адрес прокси-сервера или шлюза Интернета;

·      IP-адреса серверов DNS;

·      имя домена DNS.

Протокол DHCP предоставляет три способа распределения IP-адресов:

1.    Ручное распределение. При этом способе сетевой администратор сопоставляет аппаратному адресу (для Ethernet сетей это MAC- адрес) каждого клиентского компьютера определённый IP-адрес. Фактически, данный способ распределения адресов отличается от ручной настройки каждого компьютера лишь тем, что сведения об адресах хранятся централизованно (на сервере DHCP), и потому их проще изменять при необходимости.

2.    Автоматическое распределение. При данном способе каждому компьютеру на постоянное использование выделяется произвольный свободный IP-адрес из определённого администратором диапазона.

3.    Динамическое распределение. Этот способ аналогичен автоматическому распределению, за исключением того, что адрес выдаётся компьютеру не на постоянное пользование, а на определённый срок. Это называется арендой адреса. По истечении срока аренды IP-адрес вновь считается свободным, и клиент обязан запросить новый (он, впрочем, может оказаться тем же самым).

Некоторые поставщики программного обеспечения могут определять собственные, дополнительные опции DHCP.

При настройке DHCP-сервера необходимо указать:

·      IP-адрес DHCP-сервера (обычно это первый адрес в данной сети, в примере – 192.168.0.1);

·      маску подсети (в примере – 255.255.255.0);

·      начальный адрес пула IP-адресов (в примере – 192.168.0.2);

·      конечный адрес пула IP-адресов (в примере – 192.168.0.100);

·      время аренды адреса (в примере – 24 часа).

Безусловное удобство такого способа назначения IP-адресов узлам сети заключается в том, что все настройки и все их изменения осуществляются централизованно (на DHCP-сервере), а администратор сети может отслеживать все ситуацию с выданными в аренду адресами при помощи интерфейса серверной операционной системы.

В качестве DHCP-сервера для небольшой локальной сети (сети малого офиса) можно использовать Интернет-маршрутизатор или ADSL-модем, применяемые для подключения сети организации к ресурсам Интернета. Как видно из рис. 29, при настройке маршрутизатора Dlink в качестве DHCP- сервера возможно ручное распределение IP-адресов для некоторых узлов с их привязкой к MAC-адресам сетевых адаптеров Ethernet.

Рис. 29. Настройка службы DHCP в маршрутизаторе DLink

Практически все современные операционные системы способны самостоятельно установить взаимодействия с ближайшим DHCP-сервером. Обычно первая попытка соединения с DHCP и получения основных параметров взаимодействия предпринимается при завершении установки операционной системы. Для того чтобы служба DHCP автоматически сконфигурировала сетевые параметры конкретного ПК необходимо просто сообщить при первой настройке сетевых параметров о том, что адрес должен быть получен у DHCP- сервера. Сам же DHCP-сервер рабочая станция найдет самостоятельно, выполняя рассылку запросов согласно протоколу DHCP при активации сетевого подключения.

Рис. 30. Просмотр таблицы DHCP для ADSL-модема,

выполняющего функции DHCP-сервера для внутренней сети (подключено два клиента с именами Lynnfield и QUAD)

 Отображение IP-адресов на аппаратные адреса

Как уже было сказано, никакой зависимости между локальным адресом сетевого узла и его IP-адресом не существует, следовательно, единственный способ установления соответствия – ведение таблиц. В результате конфигурирования сети каждый интерфейс получает свой IP-адрес и «знает» свой локальный адрес (MAC-адрес адаптера Ethernet). Значения адресов указываются в пакетах сетевого взаимодействия (на разных уровнях стека TCP/IP). Поэтому каждая сетевая операционная система должна вести таблицу соответствия IP-адрес – MAC адрес, записывая в нее информацию обо всех узлах, с которыми установлено логическое соединение (сеанс).

Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адресов (англ. Address Resolution Protocol, ARP), а в составе сетевых операционных систем постоянно активен клиент DNS.

Рис. 31. Просмотр таблицы ARP в MS Windows (ПК с двумя сетевыми интерфейсами)

Рис. 32. Просмотр ARP-таблицы ADSL-модема, выполняющего функции Интернет-маршрутизатора (подключены два ПК локальной сети)

Как уже было сказано, никакой зависимости между локальным адресом сетевого узла и его IP-адресом не существует, следовательно, единственный способ установления соответствия – ведение таблиц. В результате конфигурирования сети каждый интерфейс получает свой IP-адрес и «знает» свой локальный адрес (MAC-адрес адаптера Ethernet). Значения адресов указываются в пакетах сетевого взаимодействия (на разных уровнях стека TCP/IP). Поэтому каждая сетевая операционная система должна вести таблицу соответствия IP-адрес – MAC адрес, записывая в нее информацию обо всех узлах, с которыми установлено логическое соединение (сеанс).

Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адресов (англ. Address Resolution Protocol, ARP), а в составе сетевых операционных систем постоянно активен клиент DNS.

Рис. 31. Просмотр таблицы ARP в MS Windows (ПК с двумя сетевыми интерфейсами)

Рис. 32. Просмотр ARP-таблицы ADSL-модема, выполняющего функции Интернет-маршрутизатора (подключены два ПК локальной сети)

Протокол ARP поддерживает на каждом интерфейсе сетевого адаптера или           маршрутизатора     отдельную     ARP-таблицу,                              в                      которой               в ходе

функционирования сети накапливается информация о соответствии между IP- адресами и МАС-адресами других узлов данной сети. Первоначально, при включении компьютера или маршрутизатора в сеть все его ARP-таблицы пусты.

Отслеживая изменения, происходящие в таблице ARP, администратор сети может наблюдать, как изменяется набор сетевых подключений на конкретном компьютере или маршрутизаторе. Это может быть полезным для выявления избыточных соединений в сети, определения узлов – источников непродуктивных запросов и даже определить источник сетевых вирусов в сети организации.