в мрежата

В тази глава ще разгледаме различните начини за назначаване на IP адреси на всеки хост. Има два начина за конфигуриране на IP адрес на хоста; ръчен и автоматичен.

В тази глава:

• Инсталиране на TCP/IP
• Назначаване на IP адреси
• Получаване на IP адрес от DHCP сървър
• Подновяване на IP адрес
• Запазване на IP адрес
• Настройване периода за отдаване
• Настройване на DHCP обхвата и опциите

Инсталиране и назначаване на IP адреси

Понеже всеки хост трябва да има уникален адрес, някой трябва да назначи IP адрес на всеки хост. Други допълнителни елементи на конфигурационната информация могат също да бъдат зададени на хоста, такива като основен шлюз (default gateway), Domain Name System (DNS), Windows Internet Naming Service (WINS) и други опции. Използват се два метода за назначаване на IP адресите, ръчен и автоматичен метод за конфигуриране, по-нататък ще разгледаме и двата.

Има много операционни системи и процедури за инсталиране и конфигуриране на IP адреси. Инструкциите и снимките в тази глава ще покажат как става ръчното конфигуриране на TCP/IP на някои от версиите на операционната система Windows.

Ръчна конфигурация на IP адреси

Администратор с няколко хоста в мрежата си може да реши, че най-лесния начин да направи това е като зададе IP адресите ръчно. Администратор с 10 хоста в мрежата например може да седне пред всеки от тях и да въведе IP адреса, мрежовата маска и верочтно друга допълнителна информация. Това може да е предпочитания метод, защото има само няколко хоста. Обаче администратор с 254 хоста в мрежата си ще трябва да въвежда всичката информация на всичките 254 хоста, докато въвежда тази информация 254 пъти, шанса Администратора да направи някоя друга грешка се увеличава. На Администратор с 2540 хоста ще му отнеме много време докато въведе цялата информация на всички хостове и вероятно ще направи много грешки, които да отстранява после. Ето защо ръчната конфигурация на IP адресите е ефикасна само за няколко хоста. За назначаване на IP адреси на болшинството от хостовете си, Администраторите използват Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP), който е дискутиран в следващата секция.

Инсталиране на TCP/IP на Windows XP, Vista, 2003 и 2008

По време на инсталацията на Windows XP, Vista, 2003 и 2008 TCP/IP се инсталира автоматично. Няма опция да го премахнете и няма опция да го инсталирате. Всичко което можете да направите с TCP/IP в тези версии на Windows е да модифицирате и конфигурирате настройките. Ако се инсталират нови мрежови устройства или карти към машина с Windows XP, Vista, 2003 и 2008 операционната система ще инсталира TCP/IP докато устройството бива конфигурирано.

Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Протокол за динамична конфигурация на хоста

DHCP конфигурира IP адресите автоматично. Всъщност администратора конфигурира DHCP сървър (хост, който изпълнява услуга да отдава IP адреси на другите хостове) със списък (диапазон) от IP адреси, които DHCP сървъра отдава на хостовете. Администратора може да конфигурира сървъра да отдава IP адреси на различни мрежи, като конфигурира няколко списъка от адреси. Всеки списък от адреси съдържа информация, която е нужна на TCP/IP хостовете за да изградят TCP/IP стека. Когато DHCP клиент гради своя TCP/IP стек, той има нужда от IP адрес и DHCP сървъра поглежда в списъците от адреси, за да дали има свободни IP адреси които да предостави за мрежата в която е хоста. Клиента няма IP адрес защото Администратора не е въвел такъв, вместо това Администратора е посочил, че клиента ще получава своя IP адрес автоматично от DHCP сървър. Така че клиента броудкаства пакет в мрежата; пакета казва нещо като "Хей, кой е DHCP сървъра?" Когато DHCP сървър получи пакет показващ, че DHCP клиент търси DHCP сървър, той преглежда списъка си от адреси и вероятно предлага IP адрес на клиента. Ако DHCP сървъра не е конфигуриран със списък от адреси за мрежата в която се намира DHCP клиента, пакета се игнорира. DHCP клиента може да получи предложения от няколко DHCP сървъра, клиента избира първия предложен му IP адрес и изпраща съобщение което казва, "Да, искам този IP адрес". Пакета отива до DHCP сървъра и той отговаря с пакет, който казва "Добре може да имаш този IP адрес".

В следващата секция ще разгледаме четирите стъпки в процеса през които минава DHCP клиента, за да получи IP адрес от DHCP сървър.

Получаване на IP адрес от DHCP сървър

Процеса на получаване на IP адрес от DHCP сървър преминава през четири стъпки:

1. DHCP откриване
2. DHCP предложение
3. DHCP искане
4. DHCP потвърждение

DHCP откриване

Първата стъпка е броудкастване на пакет за откриване на DHCP сървър. Когато клиента построява TCP/IP стека си, той броудкаства съобщение което казва "Хей, трябва ми DHCP сървър!". Клиента броудкаства този пакет без да е нужна конфигурация, не е нужно Администратора да въвежда адреса на DHCP сървъра. Клиента търсещ DHCP сървър трябва да изпрати пакета така, че всички компютри в мрежата да го получат, като се надява един от тях да е DHCP сървър.
Пакета за откриване на DHCP съдържа MAC адреса на DHCP клиента, IP адреса на източника е 0.0.0.0 защото клиента все още няма IP адрес. Хардуерния адрес на получатея е отбелязан като FFFFFFFFFFFF, което е хардуерния броудкаст адрес и IP адреса на получатея на пакета е записан като 255.255.255.255, което е IP адреса за броудкаст съобщения.
DHCP клиента поставя своя хардуерен адрес в пакета за откриване на DHCP, защото този хардуерен адрес го отличава от всички останали хостове в мрежата.
Ако пакета за откриване на DHCP е изпратен и не са върнати DHCP предложения, DHCP клиента ще има проблем. На DHCP клиента му е нужен IP адрес, за да използва каквито и да било TCP/IP комуникации и приложения. DHCP клиента ще изпрати няколко пакета в опитите си да открие DHCP сървър преди да покаже съобщение за грешка на потребителя. Това съобщение обикновенно казва, че неможе да бъде намерен DHCP сървър. DHCP клиента ще опита отново след около пет минути като изпрати още няколко пакета за откриване на DHCP сървър. Без IP адрес потребителя ще може да ползва останалите приложения на компютъра, но няма да има мрежова функционалност.

DHCP предлжение

DHCP сървъра преглежда всички получени пакети, за да види дали това не е пакет за откриване на DHCP сървър. Когато бъде получен пакет за откриване на DHCP, DHCP преглежда списъка си от IP адреси, за да види дали някой от тези IP адреси отговаря на мрежата от която идва заявката.
Ако DHCP сървъра има свободен IP адрес за мрежата от където произхожда пакета за откриване на DHCP, тогава сървъра създава пакет DHCP предложение. DHCP предложението съдържа в себе си IP адреса, който сървъра предлага на клиента. Друго което е включено в този пакет са мрежовата маска, продължителността на отдаване и други параметри.
DHCP сървъра броудкаства пакета обратно в мрежата, защото DHCP клиента все още няма IP адрес който DHCP сървъра би могъл да ползва, за да изпрати пакета директно до този клиент. Клиента ще разбере, че този пакет е предназначен за него, защото DHCP сървъра е включил хардуерния адрес на клиента в него.
Понеже клиента е изпратил пакет за откриване на DHCP, той ще слуша внимателно мрежата в очакване на DHCP предложение. Възможно е в мрежата да има няколко DHCP сървъра, тогава DHCP клиента може да получи няколко DHCP предложения, клиента ще избере първото получено предложение!

DHCP искане

След като DHCP клиента получи DHCP предложение, той изпраща обратно пакет DHCP искане. Този пакет уведомява DHCP сървъра, че предложението е било прието.
DHCP клиента броудкаства пакета DHCP искане в мрежата. Той е броудкастнат поради няколко причини. Първо клиента няма валиден наем върху IP адреса, което означава че DHCP клиента няма валиден IP адрес нужен за директно изпращане на пакет.
Второ, може би няколко DHCP сървъра са изпратили DHCP предложения след като са получили пакета за откриване на DHCP сървър. Когато DHCP сървър изпрати DHCP предложение, предложения IP адрес бива маркиран като запазен и няма да бъде предложен на друг хост. Като броудкаства DHCP искането, DHCP клиента позволява на всички DHCP сървъри да чуят искането и да проверят техните списъци със запазени IP адреси за да видат дали някой от тях е бил предлаган на клиент с този хардуерен адрес. Ако DHCP искането идва от хардуерен адрес който е в списъка на резервираните за DHCP сървъра и искането не е за IP адрес предложен от DHCP сървъра, то DHCP предложението на сървъра се смята за отказано. Тогава DHCP сървъра може да постави IP адреса обратно в списъка със свободни IP адреси и да го предлойи на друг клиент.
Ето какви адреси има записани в пакета DHCP искане, хардуерен адрес на получателя FFFFFFFFFFFF защото това е броудкастния хардуерен адрес, хардуерния адрес на DHCP клиента, искания IP адрес и IP адреса на DHCP сървъра. По този начин, понеже пакета е изпратен до всички в мрежата DHCP сървъра чийто адрес е включен в пакета ще знае, че DHCP клиента иска предложения IP адрес. Всички други DHCP сървъри ще поставят предложените от тях IP адреси на този клиент обратно в списъка със свободни адреси.

DHCP потвърждение

Сега "зделката" е почти приключена. DHCP клиента търсеше DHCP сървър да му даде IP адрес и DHCP сървъра му предложи такъв, DHCP клиента прие офертата за IP адрес и поиска да го ползва. Сега е нужно клиента да "подпише" документите за наема и "сделката" приключва.
DHCP сървъра чува DHCP искането и приготвя пакет наречен DHCP потвърждение. Както и другите пакети този също ще бъде броудкастнат, защото DHCP клиента все още няма валиден IP адрес. Пакета DHCP потвърждение казва "Получих искането за IP адреса, които ти предложих и да ти можеш да го ползваш. Ето и всички други опции които идват с този адрес".
След като клиента получи пакета DHCP потвърждение той вече има валиден IP адрес и може да комуникира с останалите хостове в TCP/IP мрежата.

DHCP наем

Понеже IP адресите се отдават от DHCP сървъра за определен период, DHCP клиента трябва да поднови наема върху предоставения му адрес след определено време. Ако наема изтече, хоста ще спре да комуникира ползвайки TCP/IP.
Когато половината от времето за което е предоставен наема изтече, DHCP клиента ще изпрати DHCP искане към DHCP сървара питайки за нов наем. Например ако IP адреса е отпуснат за 6 часа, след 3 часа DHCP клиента ще изпрати DHCP искане директно до DHCP сървъра. DHCP искането не е изпратено до всички този път, защото DHCP клиента има валиден IP адрес, валиден наем и знае IP адреса на DHCP сървъра. Забележете, че едно от полетата в пакета DHCP потвърждение беше времето за наем. По този начин DHCP сървъра информира клиента за продължителноста на предоставения наем върху IP адреса. Продължителността на наема е също указан и в пакета DHCP предложение.
Когато DHCP сървъра получи пакета DHCP искане от клиента, той изпраща обратно DHCP потвърждение. Това потвърждение DHCP сървъра изпраща директно до клиента искащ IP адреса. DHCP потвърждението включва всичките опции плюс ново време за наем.
Процеса на подновяване на наема върху IP адреса след изтичане на половината от времето на наема кара клиентите да се връщат често и доста преди изтичане на наема. Ако възникнат някакви проблеми при подновяването на подновяването на адреса остава достатъчно време да се коригират. Например ако DHCP клиент изпрати DHCP искане след половината от времето и DHCP сървъра не отговори, това все още не е проблем защото клиента все още има валиден наем.
Ако изтекат 78% от времето на наема и клиента не е успял да поднови периода за своя наем, DHCP клиента ще броудкастне DHCP искане, за да може всеки DHCP сървър в мрежата да го чуе и отговори с DHCP потвърждение. DHCP сървъра също така може да отговори с DHCP отказ. DHCP отказа означава, че клиента неможе да ползва IP адреса повече. Ако DHCP клиент получи DHCP отказ или времето на предоставения наем изтече, клиента ще престане да комуникира по DHCP. Ако потребителя работи със софтуер инсталиран локално и не ползва мрежови приложения той ще продълци да си работи нормално. Ако потребителя ползва мрежови приложения когато наема изтече, тези приложения ще спрат да работят.

DHCP подновяване на IP адреса

Когато DHCP клиент е рестартиран и все още има валиден наем върху своя IP адрес, бива броудкастнато DHCP искане съдържащо наетия IP адрес в мрежата. DHCP сървъра изпраща DHCP потвърждение към клиента, който подновява наема върху IP адреса. Ако DHCP клиента не получи DHCP потвърждение и времето на наема не е изтекло то клиента ще продължи да ползва IP адреса. Друг DHCP сървър в мрежата може да изпрати DHCP отказ, тогава клиента ще престане да ползва IP адреса и клиента ще започне всичко наново като броудкастне DHCP пакет за откриване на сървър.
Когато DHCP клиент бива изключен, той не освобождава IP адреса който е наел. Има моменти когато Администраторите биха искали DHCP клиентите да освободят наетия IP адрес обратно на DHCP сървъра. Това би могло да бъде когато Администратора отстранява някакъв проблем или когато на клиента няма да му е нужен повече IP адрес, например когато напуска мрежата. Повечето инсталации на DHCP клиент позволяват клиента да освободи IP адреса по всяко време.

Бележка: Изпълнение на Microsoft TCP/IP включва особенност наречена Automatic Private IP Address (APIPA) автоматичен частен адрес, която генерира IP адрес за хост конфигуриран като DHCP клиент неуспяващ да получи наем върху IP адрес от DHCP сървър. APIPA генерира произволен адрес от резервиран обхват от адреси на Microsoft от 169.245.0.1 до 169.254.255.254 и броудкаства ARP запирване, за да се увери че няма друг хост в мрежата който е генерирал същия IP адрес. Ползвайки този генериран от APIPA IP адрес хоста може да комуникира с други хостове в мрежата, които също ползват генерирани от APIPA IP адреси.

Запазени DHCP IP адреси

DHCP раздава случайно изтеглени от списъка IP адреси на клиентите в мрежата. Но мрежовия администратор може да предпочете някои хостове да получават един и същи IP адрес винаги. Тези хостове могат да ползват ръчно зададен адрес. Ръчната конфигурация изисква Администратора да напише IP конфигурацията или да направи резервация.
Резервацията се прави на DHCP сървъра. Администратора прави резервацията като въвежда хардуерния адрес на хоста и IP адреса в списъка с резервации. Когато бъде получено DHCP искане, DHCP сървъра вижда хардуерния адрес и го съпоставя с IP адреса резервиран за него. DHCP предложението, което се изпраща обратно ще включва резервирания IP адрес.
Някои примери за хостове които Администратора ще иска винаги да имат един и същ IP адрес са:
За сървъри, приложенията може да са насочени да ползват един и същ IP адрес.
За принтери, хостовете може да са настроени да печатат на принтер с определен IP адрес.
Администраотра може още да резервира IP адреси когато броя от адреси за мрежата е ограничен. Ако Администратор има 254 валидни IP адреса и 300 хоста в мрежата, ще има проблем ако всички хостове се нуждаят от IP адрес по едно и също време, някои хостове няма да успеят да полуяат адрес и съответно няма да могат да комуникират по мрежата. Възможно е обаче не всички хостове да са включени по едно и също време и схемата да работи, но Администратора би желал определени хостове винаги да имат възможност да получат IP адрес. За да направи това Администратора трябва да вземе хардуерните адреси на хостовете, които трябва винаги да имат IP адрес и да им резервира такъв на DHCP сървъра.

Настройване продължителността на наема

Настройване продължителността на времето за наем зависи от Администратора. Дълго време за наем означава, че DHCP клиентите няма да има нужда да подновяват адресите си дълго време, но това означава също че IP адресите няма да бъдат на разположение за други хостове дълго време.
Нека да кажем, че потребител от офиса във Варна отива със своя лаптоп (които е насторен като DHCP клиент) в Софийския офис на фирмата. Когато лаптопа бъде включен в мрежата в София лаптопа броудкаства DHCP намиране, DHCP сървър отговаря и на лаптопа се предоставя наем върху IP адрес. Ако наема е за период от 30 дни, DHCP сървъра няма да предложи този адрес на друг хост за това време. Ако аптопа напусне мрежата в София по късно същия ден, DHCP сървъра незнае, че лаптопа си е заминал от мрежата и не се нуждае от IP адрес повече. IP адреса става неизползваем за 30 дни, DHCP сървъра няма да го върне в списъка със свободни IP адреси докато не изтече този период и така мрежата в София остава с един IP адрес за ползване по-малко.
Ако Администратора беше въвел време за отдаване от 24 часа, IP адреса щеше да бъде на разположение на следващия ден за предоставяне на друг компютър. Обаче това ще кара хостовете да обновяват срока на наема си върху IP адреса на всеки 12 часа, което може да предисвика излишен трафик.
Много Интернет доставчици ползват DHCP с кратък период на наема. Период за наем от два часа ще кара DHCP клиентите да подновяват наема на всеки час, но за сметка на това IP адресите се връщат в списъка със свободни адреси по-често. По този начин доставчика може да има по-малко IP адреси отколкото клиенти, защото не всички клиенти ще са на лия по едно и също време и адресите могат да се ползват отново след два часа.
Когато IP адресите дефицит и нема много в списъка, Администраторя трябва да въведе кратко време за наема. По този начин IP адресите изтичат по-бързо и DHCP сървъра ще има адресите по-скоро за предоставяне на други клиенти. Администратора трябва да постави кратък период за наем и когато опциите претърпяват постоянни промени (например когато адреса на DNS сървъра, WINS сървъра или основния щлюз ще се променят). Краткия предиод на наема ще накара клиента да търси подновяване по-често и заедно с това ще получи и допълнителните настройки. Когато има много неизползвани адреси Администратора може да остави дълъг период за наем.

Настройване на DHCP обхвата и опциите

Администратора трябва да конфигурира DHCP сървъра с подходящия обхват от адреси и DHCP опциите. След като сървъра е настоен правилно DHCP клиентите ще получават своите IP адреси и никакви допълнителни настройки няма да са нужни. Някои от често срещаните попълнителни настойки наред с обхвата от адреси и периода за отдаване са:

• IP адресите на един или повече DNS сървъра
• IP адреса на WINS сървър
• IP адреса на основния шлюз

Ако администратора е въвел IP адрес ръчно той трябва да го изклчи от зададения обхват в DHCP сървъра.

Едно от предимствата на използването на DHCP сървър е това, че клиентите се връщат да обновят своите IP адреси. Ако е нужно да бъдат променени някои опции, Администратора ще наппави промените само на сървъра и когато клиентите се върнат да получат IP адреса си наново те ще получат и новите опции заедно с DHCP потвърждението. На Администратора би му се наложило да промени тези опции на всеки хост, ако IP адреса е ръчно въведен.