pobierz plik - Sieci komputerowe

Wydział Elektroniki i Telekomunikacji – POLITECHNIKA POZNAŃSKA
ul. Piotrowo 3a, 60-965 Poznań
fax: (+48 61) 665 25 72
tel: (+48 61) 665 22 93
LABORATORIUM
SIECI KOMPUTEROWYCH
(compnet.et.put.poznan.pl)
Protokół DHCP
Opracował: dr inż. Sławomir Hanczewski
Katedra Sieci Telekomunikacyjnych i Komputerowych
Poznań 2014
SIECI KOMPUTEROWE
1. Protokół DHCP
Protokół DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) przyspiesza proces
konfigurowania sieci TCP/IP, gdyż umożliwia automatyczne przypisanie adresów IP
logującym się w sieci stacjom roboczym. W przypadku korzystania z DHCP wymagany jest
jedynie zdefiniowany zakres adresów IP na serwerze DHCP, natomiast aby stacja robocza
otrzymała adres IP z serwera DHCP, administrator musi wybrać opcję „Uzyskaj adres IP z
serwera DHCP”(właściwości protokołu TCP/IP).
DHCP znacznie ułatwia pracę administratorów sieci. Pozwala uniknąć większości
problemów, jakie nieodłącznie towarzyszą procesowi ręcznej konfiguracji sieci. Poniżej
przedstawiono najważniejsze korzyści, jakie przynosi stosowanie protokołu DHCP w
stosunku do ręcznej konfiguracji sieci [1]:
Bez DHCP
W
przypadku
ręcznej
konfiguracji,
administrator musi przypisać adres każdej
stacji roboczej w sieci. Użytkownicy będą
musieli kontaktować się z administratorem,
celem uzyskania dla siebie adresów IP. Nie
mogą ich bowiem wybierać na własną rękę.
Podczas samodzielnego przypisywania dużej
liczby adresów mogą zdarzyć się trudne do
wykrycia pomyłki. Będą one powodowały
błędy w komunikacji sieciowej.
Jeżeli administrator nie zachowa należytej
staranności przy przydzielaniu i zwalnianiu
adresów IP, to w końcu może zabraknąć
adresów w podsieci.
Administrator musi pamiętać o zmianie
adresu IP stacji roboczej, która została
przeniesiona do innej podsieci.
Użytkownicy komputerów przenośnych,
często zmieniający miejsce podłączenia do
sieci, muszą zmieniać swój adres IP
odpowiednio do adresu podsieci, do której się
akurat włączają.
Z DHCP
Serwer DHCP automatycznie wydzierżawia
adres
IP
każdemu
użytkownikowi,
przyłączającemu się do sieci. Administrator
musi jedynie określić zakres adresów, jakie
serwer może dzierżawić. Nie nękają go
telefony od użytkowników, pytających o
przydzielone im adresy IP. Nie musi
samodzielnie konfigurować każdej stacji
roboczej.
DHCP automatycznie zarządza adresami IP
i eliminuje ewentualne błędy, które mogłyby
zakłócić komunikację. Protokół automatycznie przydziela zwolnione adresy nowym
stacjom roboczym.
DHCP przydziela adresy na określony czas,
co oznacza, że po wylogowaniu stacji roboczej jej adres staje się ponownie dostępny dla
innych systemów. Zmniejsza to prawdopodobieństwo wyczerpania dostępnych adresów IP.
DHCP automatycznie przydziela adres IP
odpowiedni dla podsieci, do której dana stacja
robocza jest podłączona.
DHCP automatycznie przydziela adres IP
odpowiedni dla podsieci, do której podłącza
się użytkownik komputera przenośnego. Im
mniej problemów z konfiguracją, tym bardziej
realna staje się praca użytkowników w terenie.
Proces uzyskiwania adresu IP przez stację roboczą wygląda następująco [1]:
-
KROK 1. Bezpośrednio po uruchomieniu, stacja robocza ma przypisany „zerowy adres
IP”, pozwalający jej na skomunikowanie się z serwerem DHCP przy wykorzystaniu
protokołu TCP/IP. Stacja przygotowuje komunikat, zawierający jej adres MAC
(sprzętowy adres karty sieciowej Ethernet) oraz jej nazwę. Komunikat może zawierać
Protokół DHCP
2z7
SIECI KOMPUTEROWE
-
-
-
adres IP, uzyskany od serwera DHCP przy poprzednim uruchomieniu stacji. Stacja klient „rozgłasza” komunikat w sieci. Komunikat wysyłany jest wielokrotnie, aż do
uzyskania odpowiedzi z serwera.
KROK 2. Komunikat może zostać odebrany przez każdy serwer DHCP. Po odebraniu
komunikatu, serwer przygotowuje się do przydzielenia klientowi adresu IP. Jeżeli
serwer może przygotować dla klienta poprawną konfigurację adresu, konstruuje
komunikat z „ofertą”. Zawiera on adres IP klienta, oferowany adres IP, maskę, podsieci
adres IP serwera i czas, na jaki oferowany adres może być przydzielony stacji. Serwer
oznacza zaoferowany adres jako „zarezerwowany”. Następnie wszystkie serwery DHCP
rozgłaszają swoje oferty.
KROK 3. Stacja robocza odbiera komunikaty z ofertami i wybiera jeden z
zaoferowanych adresów IP. Następnie rozgłasza komunikat potwierdzający wybór
adresu zaoferowanego przez jeden z serwerów DHCP.
KROK 4. Wreszcie, serwer DHCP wysyła do klienta potwierdzenie przyjętych ustaleń.
Należy zwrócić uwagę, że stacja robocza początkowo rozgłasza żądanie adresu IP w całej
sieci, co oznacza, że żądanie takie może odebrać każdy z działających w niej serwerów
DHCP. A zatem swoje oferty tymczasowego przydziału adresów może wysłać kilka
serwerów DHCP. Klient przyjmuje tylko jedną ofertę, po czym rozgłasza w sieci komunikat
potwierdzający. Również ten komunikat odbierają wszystkie serwery DHCP. Komunikat
zawiera adres IP serwera DHCP, którego ofertę przyjęła stacja robocza. Na tej podstawie
pozostałe serwery DHCP wycofują swoje oferty i ponownie umieszczają zaproponowane
adresy w zbiorze wolnych adresów, które można przydzielić innym klientom.
Jeżeli w sieci nie ma komputera spełniającego funkcję serwera DHCP, router Cisco może
przejąć obowiązki serwera DHCP.
2. Zestaw laboratoryjny
Serwer DHCP może być skonfigurowany na każdym routerze będącym na
wyposażeniu laboratorium. Zadaniem wykonującego ćwiczenie będzie konfiguracja serwera
DHCP dla sieci LAN przyłączonej do danego routera (patrz mapa sieci laboratoryjnej np.
osoby konfigurujące router C – Lab_C skonfigurują serwer dla sieci VLAN C). Ponadto aby
sprawdzić poprawność działania sieci konieczna będzie konfiguracja wybranego interfejsu
szeregowego.
Ser 0/0
R1
Cisco 2610
LINK
ACT
ETHERNET 0
FastEthernet 0/0
.1
LAN R1
IP=192.168.10.0/24
PC/console
CONSOLE
AUX
.2
.1
Cisco 2610
LINK
ACT
ETHERNET 0
Ser 0/1
WAN R1-R2
IP=192.168.2.0/24
.1
CONSOLE
AUX
R2
FastEthernet 0/0
LAN R2
IP=192.168.20.0/24
PC/console
Rysunek 1 Sieć LAN_1 wraz z router-em – serwerem DHCP
Protokół DHCP
3z7
SIECI KOMPUTEROWE
3. Przebieg ćwiczenia
3.1 Konfiguracja interfejsów routerów oraz protokołu routingu
a) skonfigurować interfejsy routera – zastosować adresy IP przedstawione na rysunku 1.
(Dodatek A)
b) skonfigurować protokół routingu (RIP) lub routing statyczny (Dodatek A)
c) Zmienić ustawienia protokołu TCP/IP tak aby komputer uzyskiwał adres IP z serwera
DHCP
3.2 Konfiguracja serwera DHCP
a) rolę serwera DHCP będzie pełnił router X (rys 1); aby skonfigurować serwer należy w
trybie konfiguracji ogólnej wydać polecenie:
Router(config)# ip dhcp pool nazwa_sieci
Router(config-dhcp)# network adres_scieci maska
nazwa_sieci – nazwa sieci dla której tworzony jest serwer (dowolny ciąg znaków);
adres_sieci – adres sieci w której serwer ma przydzielać adresy (w tym przypadku adres
sieci LAN_1) np.: network 192.168.17.0 255.255.255.0.
3.3 Sprawdzenie działania serwera
Najlepszym sprawdzianem poprawności działania skonfigurowanego serwera DHCP będzie
próba uzyskania adresu IP przez komputer przyłączony do sieci LAN_1.
a) sprawdzić czy dany komputer ma włączoną opcję uzyskiwania adresu IP w sposób
automatyczny;
b) zwolnić stary adres – w jaki sposób?;
c) odnowić adres IP komputera;
d) jeśli serwer działa poprawnie komputer powinien uzyskać adres IP, jeśli tak się nie stało
sprawdzić konfiguracje serwera oraz połączenia fizyczne; jeżeli komputer uzyskał adres IP
sprawdzić połączenie z interfejsem szeregowym konfigurowanego routera (polecenie ping),
czy port szeregowy jest osiągalny? Odpowiedź należy uzasadnić; jakie dane uzyskał
komputer z serwera? Na jak długo stacja robocza uzyskała adres IP?
e) powrócić do trybu konfiguracji serwera DHCP i w trybie tym należy określić bramę
domyślną dla sieci LAN_1:
Router(config-dhcp)#default-router adres_interfejsu
adres_interfejsu – to adres przypisany do portu router-a do którego przyłączona jest
sieć LAN_1.
f) powtórzyć polecenia z punktów b-d
3.4 Sprawdzenie procesu uzyskania adresu IP
a) włączyć tryb monitorowania serwera DHCP na router-ze (na ekranie konsoli będą
wyświetlane informacje o pakietach DHCP wysyłanych z i do serwera):
Router# debug ip dhcp server packets
Protokół DHCP
4z7
SIECI KOMPUTEROWE
b) uruchomić program Wireshark na komputerze który uzyskuje adres IP z serwera DHCP i
utworzyć filtr który umożliwi przechwycenie tylko pakietów związanych z protokołem DHCP
(UDP, numery portów: serwer BOOTP/DHCP 67, klient BOOTP/DHCP 68).
c) zwolnić adres IP, włączyć przechwytywanie ramek w programie Wireshark i spróbować
odnowić adres IP komputera; po uzyskaniu adresu wyłączyć przechwytywanie ramek i
sprawdzić jakie wiadomości były przesyłane miedzy komputerem a serwerem DHCP (nazwy
wiadomości powinny być również wyświetlone na ekranie konsoli);
d) które wiadomości były wysyłane jako wiadomości broadcast-owe (tzn rozgłaszane do
wszystkich urządzeń w sieci)? Jakie informacje przesyłane są w poszczególnych
wiadomościach? Jaki jest czas dzierżawy?
e) ponieważ może się zdarzyć tak ze część urządzeń w sieci ma przypisywane adresy na stałe,
serwer przed wysłaniem propozycji adresu do hosta sprawdza dany adres za pomocą
wiadomości ICMP – sprawdzić za pomocą programu Wireshark czy w ten sposób działa
również skonfigurowany serwer (wykonać polecenia z punktu c) tylko nie stosować filtru
przechwytującego).
3.5 Odnawianie dzierżawy adresu IP
Każdy klient serwera DHCP musi odświeżyć swój adres IP, wysyłając komunikat
DHCPREQUEST po upływie 50% i 87,5% przydzielonego przez serwer czasu dzierżawy
danego adresu. Host może posługiwać się swoim adresem IP do chwili wygaśnięcia
dzierżawy lub wysłania komunikatu DHCPRELEASE.
a) aby móc zaobserwować proces odnawiania dzierżawy adresu należy ustawić czas
dzierżawy na 2- 4 minuty, aby to zrobić należy w trybie konfiguracji serwera wydać polecenie
lease:
Router(config)# ip dhcp pool nazwa_sieci – przejście do trybu konfiguracji serwera dhcp
Router(config-dhcp)# lease 0 0 2 – ustawienie dzierżawy na dwie minuty
Teraz należy na nowo uzyskać adres IP i należy odczekać kilka minut w zależności od
ustawionego czasu dzierżawy obserwując komunikaty pojawiające się na oknie konsoli; Jakie
komunikaty są wysyłane?
3.6 Zwolnienie adresu
Za pomocą programu Wireshark przechwycić pakiety przesyłanie w momencie zwolnienia
przez hosta adresu IP – jak się nazywa wiadomość przesyłana z hosta i jakie informacje
zawiera?
Aby wyłączyć monitorowanie serwera należy wydać polecenie :
Router# no debug ip dhcp server packet
3.7 Rezerwacja adresów IP
Bardzo często administratorzy rezerwują pewną pulę adresów IP tak aby móc je w sposób
statyczny przypisać kluczowym węzłom. Aby zarezerwować adresy należy w trybie
konfiguracji ogólnej następujące polecenie:
Protokół DHCP
5z7
SIECI KOMPUTEROWE
ip dhcp excluded-address adres_początek_zakresu adres_koniec_adresu
Aby sprawdzić działanie tego polecenia należy:
a) uzyskać adres IP z serwera DHCP;
b) zarezerwować zakres adresów IP w którym znajduje się adres przydzielony stacji roboczej
(jeżeli stacja uzyskała adres 192.168.17.3 zakres adresów może być następujący:
192.168.17.2 192.168.17.5);
c) odnowić adres stacji – jaki adres stacja uzyskała tym razem?
3.6 Wyświetlanie statystyk serwera
Sprawdzić polecenia:
show ip dhcp binding [adres] – wyświetla listę wszystkich powiązań tworzonych
na konkretnym serwerze DHCP
show ip dhcp server statistics – wyświetla informacje o pracy serwera – jakie?
Literatura:
[1]
Wielka Encyklopedia Sieci Komputerowych, Tom Sheldon, Wydawnictwo Robomatic
[2]
Akademia Sieci Cisco – Semestr Piąty, Mark McGregor, Wydawnictwo Mikom
[3]
Internet
Dodatek A
A1
Nazwa routera
Aby zmienić nazwę routera należy:
a) Przejść do tryby konfiguracji ogólnej:
Router# configure terminal
Router(config)#
b) Zmienić nazwę routera za pomocą polecenia hostname:
Router(config)# hostname nazwa_R
nazwa_R(config)#
Nazwą routera może być ciąg znaków bez spacji.
A2
Konfiguracja interfejsu Ethernet
Routery dostępne w laboratorium wyposażone są w jeden lub dwa interfejsy FastEthernet. Interfejsy te
oznaczone są jako FastEthernet 0/0 (pierwszy interfejs) oraz FastEthernet 0/1 (drugi
interfejs – jeśli jest dostępny).
Aby skonfigurować interfejs FastEthernet należy:
a) Przejść do trybu konfiguracji ogólnej:
nazwa_R# configure terminal
nazwa_R(config)#
b) Przejść do trybu konfiguracji interfejsu:
nazwa_R(config)# interface Fastethernet 0/0
nazwa_R(config-if)#
c) Przypisać do interfejsu odpowiedni adres IP:
Protokół DHCP
6z7
SIECI KOMPUTEROWE
nazwa_R(config-if)# ip address adres_IPv4 maska
Na przykład:
nazwa_R(config-if)# ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
d) Otworzyć interfejs:
nazwa_R(config-if)# no shutdown
A3
Konfiguracja interfejsu szeregowego
Routery dostępne w laboratorium wyposażone są w co najmniej dwa interfejsy szeregowe
(umiszczona na jednej karci erozszerzeń). Interfejsy te oznaczone są jako Serial 0/0 (pierwszy
interfejs) oraz Serial 0/1 (drugi interfejs).
Aby skonfigurować interfejs szeregowy należy:
a) Przejść do trybu konfiguracji ogólnej:
nazwa_R# configure terminal
nazwa_R(config)#
b) Przejść do trybu konfiguracji interfejsu:
nazwa_R(config)# interface Serial 0/0
nazwa_R(config-if)#
c) Przypisać do interfejsu odpowiedni adres IP:
nazwa_R(config-if)# ip address adres_IPv4 maska
Na przykład:
nazwa_R(config-if)# ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
d) Określić szybkość transmisji danych
nazwa_R(config-if)#clock rate 64000
e) Otworzyć interfejs:
nazwa_R(config-if)# no shutdown
A4
Konfiguracja protokołu routingu
Aby uruchomić na routerze routing dynamiczny, należy odpowiednio skonfigurować wybrany
protokół routingu. W tym celu należy:
a) przejść do trybu konfiguracji ogólnej
nazwa_R# configure terminal
b) przejść do trybu konfiguracji wybranego protokołu routingu (w tym przypadku jest to protokół
RIP)
nazwa_R(config)# router RIP
c) za pomocą polecenia network określić o których sieciach bezpośrednio przyłączonych
router będzie przesyłał informacje do sąsiadów. Polecenie network ma następującą składnię:
nazwa_R(config-router) network adres sieci
np.:
nazwa_R(config-router) network 192.168.1.0
Uwaga! Polecenie network należy użyć tyle razy ile sieci przyłączonych jest do routera. W
przypadku podziału na podsieci należy przypisać adres bazowy.
Protokół DHCP
7z7