Протоколы Internet
Протокол динамического конфигурирования ЭВМ DHCP
4.4.12.1 Протокол динамического конфигурирования ЭВМ DHCP
Семенов Ю.А. (ГНЦ ИТЭФ)
1. Введение
Протокол динамической конфигурации ЭВМ DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol, RFC-2131, -2132, -2485, -2563, -2610, -2855, -2937, -2939, -3004, -3011, -3046; [22], [23], [24] и [25]) служит для предоставления конфигурационных параметров ЭВМ, подключенных к Интернет. DHCP имеет два компонента: протокол предоставления специфических для ЭВМ конфигурационных параметров со стороны DHCP-сервера и механизм предоставления ЭВМ сетевых адресов.
Протокол DHCP используется, помимо загрузки бездисковых станций или Х-терминалов (BOOTP), сервис-провайдерами для пулов модемов, когда число одновременно занятых модемов существенно меньше их полного числа. Это позволяет сэкономить заметное число IP-адресов. Протокол эффективен для случая распределения адресов за Firewall, где ЭВМ в защищенной зоне все равно бессмысленно выделять реальные IP-адреса.
DHCP построен по схеме клиент-сервер, где DHCP-сервер выделяет сетевые адреса и доставляет конфигурационные параметры динамически конфигурируемым ЭВМ.
ЭВМ не должна действовать как DHCP-сервер, если только она специально не сконфигурирована системным администратором. IP-протокол требует установки многих параметров. Так как IP-протокол может быть использован самым разным сетевым оборудованием, значения этих параметров не могут быть угаданы заранее. Кроме того, схема распределенного присвоения адресов зависит от механизма выявления уже используемых адресов. ЭВМ могут не всегда корректно зарезервировать свои сетевые адреса, таким образом, схема распределенного выделения адресов не может гарантировать уникальности сетевых адресов.
DHCP поддерживает три механизма выделения IP-адресов. При "автоматическом выделении", DHCP присваивает клиенту постоянный IP-адрес. При "динамическом присвоении", DHCP присваивает клиенту IP-адрес на ограниченное время. При "ручном выделении", IP-адрес выделяется клиенту сетевым администратором, а DHCP используется просто для передачи адреса клиенту. Конкретная сеть использует один или более этих механизмов, в зависимости от политики сетевого администратора.
Динамическое присвоение адресов представляет собой единственный механизм, который позволяет автоматически повторно использовать адрес, который не нужен клиенту. Таким образом,
динамическое присвоение адресов является оптимальной схемой для клиентов, подключаемых к сети временно, или совместно использующих один и тот же набор IP-адресов и не нуждающихся в постоянных адресах.
Формат сообщений DHCP базируется на формате сообщений BOOTP, чтобы можно было воспользоваться процедурами транспортировки данных, описанными в спецификации BOOTP [7, 21] и обеспечить совместимость DHCP-серверов с существующими клиентами BOOTP. Использование агентов транспортировки BOOTP исключает необходимость наличия DHCP-серверов в каждом физическом сегменте сети.
1.1. Сопряженные разработки
Существует несколько протоколов Интернет, которые так или иначе связаны с проблемой присвоения сетевых адресов. Протокол RARP (Reverse Address Resolution Protocol) [10] через расширения, описанные в DRARP (Dynamic RARP [5]), не только позволяет определить сетевой адрес, но и включает в себя автоматический механизм распределения IP-адресов. Протокол TFTP (Trivial File Transfer Protocol) [20] обеспечивает транспортировку загрузочного модуля от boot-сервера. Протокол ICMP (Internet Control Message Protocol) [16] с помощью сообщений "ICMP redirect" информирует ЭВМ о дополнительных маршрутизаторах. ICMP может также предоставить информацию о масках субсетей (сообщения "ICMP mask request"). ЭВМ могут найти маршрутизатор через ICMP-механизм поиска маршрутизаторов [8].
BOOTP является транспортным механизмом сбора конфигурационной информации. Протокол BOOTP является масштабируемым, определены стандартные расширения [17] для нескольких конфигурационных параметров. Морган предложил расширение BOOTP для динамического присвоения IP-адресов [15]. Протокол NIP (Network Information Protocol), использованный в проекте Athena МТИ, предоставляет распределенный динамический механизм выделения IP-адресов [19]. Протокол RLP (Resource Location Protocol [1]) служит для нахождения серверов, предоставляющих услуги верхнего уровня. Бездисковые рабочие станции компании Sun Microsystems используют процедуру загрузки, которая с привлечением механизма RARP, TFTP и RPC, называемого "bootparams", предоставляет бездисковой ЭВМ конфигурационную информацию и фрагменты операционной системы.
Существуют разработки, которые позволяют определить для заданного пути максимальный размер пакета (MTU) [14]. Существуют предложение по использованию протокола ARP (Address Resolution Protocol) для нахождения и выбора ресурсов [6]. Наконец, в RFC Host Requirements [3, 4] упоминаются специфические требования к конфигурированию ЭВМ, и предлагается сценарий инициализации бездисковых ЭВМ.
1.2. Постановка задачи
Протокол DHCP предназначен для предоставления клиентам DHCP конфигурационных параметров, описанных в RFC Host Requirements. После получения через DHCP необходимых параметров, клиент DHCP должен быть готов к обмену пакетами с любой другой ЭВМ в Интернет. Параметры стека TCP/IP, предоставляемые протоколом DHCP перечислены в приложении A. Не все эти параметры необходимы для первичной инициализации клиента. Клиент и сервер могут согласовывать список необходимых параметров.
Протокол DHCP позволяет, но не требует конфигурации параметров клиента, не имеющих прямого отношения к IP-протоколу. DHCP не обращается к системе DNS для регистрации адреса [12, 13]. DHCP не может использоваться для конфигурации маршрутизаторов.
1.3. Терминология
В данном документе применены следующие определения:
1.4. Цели
Ниже предлагается список основных задач DHCP.
DHCP должен:
2. Краткий обзор протокола
С точки зрения клиента, DHCP является расширением механизма BOOTP. Такая схема позволяет существующим BOOTP-клиентам успешно сотрудничать с DHCP-серверами без необходимости изменения стартовой программы клиента. В RFC-1542 [2] детализировано взаимодействие между BOOTP- и DHCP-клиентами и серверами [9]. Имеется несколько новых, опционных операций, которые оптимизируют взаимодействие между DHCP-клиентами и серверами (смотри разделы 3 и 4).
На рис. . 1 представлен формат сообщения DHCP, а в таблице 1 перечислены поля этого сообщения. Числа в скобках указывают размер каждого из полей в октетах.
Существует два принципиальных отличия между DHCP и BOOTP. Во-первых, DHCP определяет механизмы, через которые клиентам на определенное время могут быть присвоены сетевые адреса, позволяя последовательное присвоение сетевого адреса различным клиентам. Во-вторых, DHCP предоставляет механизм, который позволяет клиенту получить все необходимые им для работы конфигурационные параметры.
DHCP вводит небольшое изменение в терминологию, имеющее целью прояснить значение одного из полей. Поле "vendor extensions" в BOOTP переименовано в поле "опции" в DHCP. Аналогично, помеченные информационные элементы, использованные в поле BOOTP "vendor extensions", которые именовались как "расширения производителя", теперь называются просто "опции".
| 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 | |||
| op (1) | htype (1) | hlen (1) | Шаги (1) |
| xid (4) | |||
| secs (2) | Флаги (2) | ||
| ciaddr (4) | |||
| yiaddr (4) | |||
| siaddr (4) | |||
| chaddr (4) | |||
|
chaddr (16) |
|||
|
sname (64) |
|||
|
Файл (128) |
|||
| Опции (длина переменная) |
DHCP определяет новую опцию 'client identifier', которая используется для прямой передачи идентификатора клиента DHCP серверу. Это изменение исключает перегрузку поля 'chaddr' в сообщениях BOOTP, где 'chaddr' используется как в качестве аппаратного адреса для пересылки сообщений откликов BOOTP, так и в качестве идентификатора клиента. Идентификатор клиента представляет собой непрозрачный ключ, который не должен интерпретироваться сервером; например, идентификатор клиента может содержать аппаратный адрес, идентичный тому, который лежит в поле 'chaddr', или он может содержать другой идентификатор типа, такой как DNS-имя. Идентификатор клиента, выбранный DHCP клиентом, должен быть уникальным для субсети, к которой он подключен. Если клиент использует идентификатор клиента в одном сообщении, он должен использовать тот же идентификатор во всех последующих сообщениях, чтобы гарантировать корректную идентификацию клиента всеми серверами. DHCP определяет поле 'siaddr' как адрес сервера для использования во время следующего шага процесса начальной загрузки клиента. DHCP-сервер может прислать свой собственный адрес в поле 'siaddr', если сервер готов обеспечить последующую загрузку (например, доставку образа операционной системы). DHCP-сервер всегда присылает свой адрес в опции 'server identifier'. Назначения полей заголовка представлены в таблице 1.
Таблица 1. Описание полей сообщения DHCP
| Поле | Байт | Описание |
| op | 1 | Код операции сообщения / тип сообщения. |
| 1 | = BOOTREQUEST, 2 = BOOTREPLY | |
| htype | 1 | Тип аппаратного адреса, смотри раздел ARP в RFC "Assigned Numbers"; например, '1' для 10 мегабитного Ethernet. |
| Hlen | 1 | Длина аппаратного адреса (например, '6' для 10 мегабитного Ethernet). |
| Шаги | 1 | Клиент устанавливает это поле равным нулю, поле используется опционно агентами транспортировки, когда загрузка осуществляется через посредника. |
| Xid | 4 | ID-транзакции, случайное число, выбираемое клиентом, и используемое как клиентом, так и сервером для установления соответствия между запросами и откликами. |
| Secs | 2 | Заполняется клиентом, число секунд с момента начала запроса адреса или рестарта процесса. |
| Флаги | 2 | Флаги (смотри рис. 2). |
| Ciaddr | 4 | IP-адрес клиента заполняется только в случае, если клиент находится в состоянии BOUND, RENEW или REBINDING и может реагировать на запросы ARP. |
| Yiadd | 4 | IP-адрес следующего сервера, используемого в процессе загрузки; присылается сервером в DHCPOFFER, DHCPACK. |
| Giaddr | 4 | IP-адрес агента транспортировки, используется когда загрузка осуществляется через посредника. |
| Chaddr | 16 | Аппаратный адрес клиента. |
| Sname | 64 | Опционное имя ЭВМ-сервера, строка завершается нулем. |
| Файл | 128 | Имя файла загрузки (Boot-файла), строка завершается нулем; имя "generic" или нуль в DHCPDISCOVER, полное описание прохода в DHCPOFFER. |
| Опции | var | Поле опционных параметров. |
В случае, когда клиент использует DHCP для начальной конфигурации (прежде чем программа клиента TCP/IP полностью сконфигурирована), DHCP требует использования клиентского программного обеспечения TCP/IP в вольной интерпретации RFC-1122. Программа TCP/IP должна принять и передать IP-уровню любой IP-пакет, доставленный по аппаратному адресу клиента, до того как IP-адрес будет сконфигурирован; DHCP-серверы и агенты транспортировки BOOTP могут быть неспособны доставить DHCP-сообщения клиентам, которые не могут принимать уникастные дейтограммы, до того, как программа TCP/IP сконфигурирована должным образом.
Для того чтобы работать с клиентами, которые не могут воспринимать уникастные IP-дейтограммы до того, как будет сконфигурирована программа TCP/IP, DHCP использует поле 'флаги' [21]. Самый левый бит определен как флаг BROADCAST (B). Остающиеся биты поля флаги зарезервированы на будущее. Они должны быть установлены равными нулю клиентами и игнорироваться серверами и агентами транспортировки. На рис. 2 показан формат поля флаги.
B: флаг BROADCAST
MBZ: должно быть равно нулю (must be zero; зарезервировано на будущее)
Рис. .2: Формат поля 'флаги'
2.1. Основные конфигурационные параметры
Первым видом сервиса, предоставляемого DHCP, является запоминание сетевых параметров для клиента. Модель DHCP памяти характеризуется записями ключ - значение для каждого клиента, где ключ представляет собой некоторый уникальный идентификатор (например, номер IP-субсети и уникальный идентификатор в пределах субсети), а значение содержит набор конфигурационного параметров клиента.
Например, ключ может представлять собой пару (номер IP-субсети, аппаратный адрес), чтобы допустить повторное или даже одновременное применение одних и тех же аппаратных адресов в различных субсетях. Заметим, что должен быть определен тип "аппаратного адреса" с тем, чтобы можно было решить проблему возможного дублирования при изменении порядка бит в случае смешения типов оборудования. В качестве альтернативы, ключ может представлять собой пару (номер IP-субсети, имя ЭВМ), позволяя серверу присвоить параметры DHCP-клиенту, который переместился в другую субсеть или сменил свой аппаратный адрес (возможно из-за выхода из строя и замены сетевого интерфейса). Протокол определяет то, что ключ представляет собой (номер IP-субсети, аппаратный адрес), если только клиент не прелагает идентификатор в явном виде, используя опцию 'client identifier'. Клиент может запросить DHCP-сервис, чтобы получить свои конфигурационные параметры. Интерфейс клиента к депозитарию конфигурационных параметров реализуется с помощью протокольных сообщений запроса и откликов серверов, несущих в себе конфигурационные параметры.
2.2. Динамическое выделение сетевых адресов
Вторым видом сервиса, предоставляемым DHCP, является временное или постоянное выделение клиенту сетевого (IP) адреса. Основной механизм для динамического присвоения сетевых адресов достаточно прост: клиент запрашивает использование адреса на определенный период времени. Механизм выделения адреса (ассоциация DHCP-серверов) гарантирует, что адрес в течение оговоренного времени не будет использован для других целей, и пытается прислать тот же сетевой адрес всякий раз, когда клиент его запрашивает. Клиент может расширить это время последующими запросами. Клиент может послать серверу сообщение об освобождении адреса, когда клиент более не нуждается в этом адресе. Клиент может запросить постоянное присвоение адреса, потребовав бесконечное значение времени выделения адреса. Даже при "постоянном" выделении адресов, сервер может определить большой, но не бесконечный срок аренды адреса, чтобы позволить детектирование факта, что клиент перестал работать.
При некоторых обстоятельствах может оказаться необходимым повторно присваивать сетевые адреса из-за отсутствия свободных адресов. При таких условиях, механизм выделения будет повторно присваивать адреса, чье время действительности истекло. Сервер должен использовать информацию, которая доступна в конфигурационном депозитарии, чтобы выбрать адрес, который может быть использован повторно. Например, сервер может выбрать последний из присвоенных адресов. В качестве проверки совместимости сервер должен проверить повторно используемые адреса, прежде чем их повторно пускать в оборот. Это может быть, например, контроль посредством ICMP эхо-запроса, а клиент должен проверить вновь полученный адрес, например, посредством ARP.
3. Протокол клиент-сервер
DHCP использует формат сообщение BOOTP, определенный в RFC-951 и представленный в таблице 1 и на рис. 1. Поле 'op' каждого сообщения DHCP, посланного клиентом серверу, содержит BOOTREQUEST. В поле 'op' DHCP-сообщения, посланного сервером клиенту, заносится BOOTREPLY.
Первые 4 октета поля 'опции' сообщения DHCP содержат (десятичные) коды 99, 130, 83 и 99, соответственно (это те же коды (magic cookie), что определены в RFC-1497 [17]). Остальная часть поля 'опции' состоит из списка помеченных параметров, которые называются "опции". Все "vendor extensions" перечисленные в RFC-1497, являются также опциями DHCP. Документ RFC-1533 предоставляет полный набор опций, определенных для использования с DHCP.
Несколько опций уже определено. Одной из них является опция "DHCP message type", которая должна включаться во все DHCP-сообщения. Эта опция определяет тип DHCP-сообщения. Дополнительные опции могут допускаться, требоваться или не разрешаться в зависимости от типа DHCP-сообщения.
В рамках данного документа, DHCP-сообщения, которые содержат опцию 'тип сообщения DHCP' будут восприниматься согласно типу сообщения; например, сообщение DHCP с типом опции равным 1 будет восприниматься как сообщение "DHCPDISCOVER".
3.1. Взаимодействие клиента и сервера при выделении сетевого адреса
Ниже рассматривается протокольный обмен между клиентом и сервером DHCP-сообщениями, описанными в таблице 2. Временная диаграмма на рис. 3 демонстрирует типичную схему взаимодействия клиента и сервера. Если клиент уже знает свой адрес, некоторые шаги могут быть опущены; такое упрошенное взаимодействие описано в разделе 3.2.
Таблица 2: Сообщения DHCP
Рис. 3. Временная диаграмма обмена сообщениями между DHCP-клиентом и сервером в ходе присвоения нового сетевого адреса
3. Клиент получает одно или более сообщений DHCPOFFER от одного или более серверов. Клиент может предпочесть дождаться нескольких откликов. Клиент выбирает один сервер, которому пошлет запрос конфигурационных параметров, согласно предложению, содержащемуся в сообщении DHCPOFFER. Клиент широковещательно отправляет сообщение DHCPREQUEST, которое должно содержать опцию 'server identifier', чтобы указать, какой сервер им выбран, и которое может включать в себя другие опции, специфицирующие желательные конфигурационные значения. Опция 'requested IP-адрес' в сообщении сервера DHCPOFFER должна содержать значение 'yiaddr'. Сообщение DHCPREQUEST посылается широковещательно агентами транспортировки DHCP/BOOTP. Для того чтобы быть уверенным, что любой агент транспортировки BOOTP направляет сообщение DHCPREQUEST тому же набору DHCP-серверов, которые получили исходное сообщение DHCPDISCOVER, сообщение DHCPREQUEST должно использовать то же значение поля 'secs' заголовка DHCP-сообщения и должно посылаться по тому же широковещательному IP-адресу, что и оригинальное сообщение DHCPDISCOVER. Клиент реализует таймаут и повторно посылает сообщение DHCPDISCOVER, если не получает сообщений DHCPOFFER.
Если выбранный сервер не может адекватно реагировать на сообщение DHCPREQUEST (например, запрошенный сетевой адрес уже выделен), сервер должен реагировать посылкой сообщения DHCPNAK.
Сервер должен пометить адрес, предложенный клиенту в сообщении DHCPOFFER, как доступный, если сервер не получил от клиента никакого сообщения DHCPREQUEST.
Клиент реализует таймаут и повторно посылает сообщение DHCPREQUEST, если клиент не получает ни сообщения DHCPACK ни DHCPNAK. Клиент повторно посылает DHCPREQUEST согласно алгоритму повторной пересылки, описанному в разделе 4.1. Клиент должен выбрать число повторных передач сообщения DHCPREQUEST адекватным, чтобы обеспечить достаточную вероятность доступа к серверу, не заставляя клиента (и пользователя этого клиента) ждать слишком долго; например, клиент, осуществляя повторную пересылку так, как это описано в разделе 4.1, может повторно послать сообщение DHCPREQUEST четыре раза, при полной задержке 60 секунд, прежде чем повторно запустит процедуру инициализации. Если клиент не получает ни сообщения DHCPACK ни DHCPNAK после применения алгоритма повторной пересылки, клиент возвращается в исходное состояние и перезапускает процесс инициализации. Клиент должен уведомить пользователя о том, что процесс инициализации не прошел и делается повторная попытка.
3.2. Взаимодействие клиента и сервера при повторном использовании ранее выделенных сетевых адресов
Если клиент помнит и желает использовать выделенный ранее сетевой адрес, он может опустить некоторые шаги, рассмотренные в предыдущем разделе. Временная диаграмма на рис. 4 показывает типовое взаимодействие клиента и сервера в случае повторного использования старого сетевого адреса.
Рис. .4. Временная диаграмма обмена сообщениями между DHCP-клиентов и сервером при повторном присвоении ранее использованного сетевого адреса
Если запрос клиента не корректен (например, клиент переместился в другую субсеть), серверы должны реагировать посылкой клиенту сообщения DHCPNAK. Серверы не должны откликаться, если их информация не абсолютно надежна. Например, сервер, который идентифицирует запрос для набора параметров, который принадлежит другому серверу, и имеет истекший срок действия, сервер не должен реагировать сообщением DHCPNAK, если только серверы не используют явно механизм поддержания когерентности.
Если 'giaddr' в сообщении DHCPREQUEST равен 0x0, клиент находится в той же субсети, что и сервер. Сервер должен широковещательно послать сообщение DHCPNAK по адресу 0xffffffff, так как клиент может не иметь правильного сетевого адреса или сетевой маски, и клиент может не отвечать на ARP-запрос. В противном случае, сервер должен послать сообщение DHCPNAK по IP-адресу транспортного агента BOOTP, записанного в 'giaddr'. Транспортный агент, в свою очередь, переадресует сообщение непосредственно по аппаратному адресу клиента, так что DHCPNAK будет доставлен, даже если клиент переместился в другую сеть.
Если клиент обнаруживает, что IP-адрес в сообщении DHCPACK уже использован, клиент должен послать сообщение DHCPDECLINE серверу и повторно запустить процесс конфигурации, послав запрос на новый сетевой адрес. Это действие соответствует переходу клиента в состояние INIT на диаграмме состояния DHCP, которая описана в разделе 4.4.
Если клиент получает сообщение DHCPNAK, он не может повторно использовать свой запомненный сетевой адрес. Он должен вместо этого запросить новый адрес путем повторного запуска конфигурационного процесса. Это действие соответствует переходу клиента в состояние INIT на диаграмме состояния DHCP.
Клиент выполняет таймаут и повторно посылает сообщение DHCPREQUEST. Если клиент не получает ни сообщения DHCPACK, ни DHCPNAK, клиент, согласно алгоритму из раздела 4.1, повторно посылает сообщение DHCPREQUEST. Клиент должен выбрать число повторных передач сообщения DHCPREQUEST адекватным, чтобы обеспечить достаточную вероятность доступа к серверу, не заставляя клиента (и пользователя этого клиента) ждать слишком долго. Например, клиент, осуществляя повторную пересылку так, как это описано в разделе 4.1, может повторно передать сообщение DHCPREQUEST четыре раза при полной задержке 60 секунд, прежде чем повторно запустит процедуру инициализации. Если клиент после повторной пересылки не получил ни сообщения DHCPACK, ни DHCPNAK, он может решить использовать присвоенный ранее сетевой адрес и конфигурационные параметры вплоть до истечения срока их действия. Это соответствует переходу в состояние BOUND на диаграмме состояний клиента, показанной на рис. 5.
Заметим, что в случае, когда клиент сохраняет свой сетевой адрес локально, при корректном прерывании сессии (shutdown) он не должен отказываться от конфигурационного набора. Только в случае, когда клиенту нужно отказаться от конфигурационного набора, например, клиент намеривается перейти в другую субсеть, он будет должен послать сообщение DHCPRELEASE.
3.3. Интерпретация и представление значений времени
Клиент получает сетевой адрес на определенный период времени (который может быть бесконечным). В данном протоколе время измеряется в секундах. Значение времени 0xffffffff зарезервировано для обозначения бесконечности.
Так как клиент и сервер могут не иметь синхронизованных часов, значения времени в DHCP-сообщения являются относительными, и должны интерпретироваться с учетом показаний локальных часов клиента. Время измеряется в секундах и представляется в виде 32-битных кодов без знака. Это позволяет описывать относительные интервалы времени от 0 до примерно 100 лет, что вполне приемлемо для целей протокола DHCP.
Алгоритм интерпретации времени действия конфигурационного набора, представленный в предыдущем параграфе, предполагает, что часы клиента и сервера стабильны относительно друг друга. Если имеется относительный дрейф этих часов, сервер может считать время действия конфигурационного набора исчерпанным, а клиент - нет. Чтобы компенсировать такого рода эффект, сервер может послать клиенту значение времени действия короче того, которое он записывает в свою базу данных.
3.4. Получение параметров при внешне заданных адресах
Если клиент получил сетевой адрес каким-то другим образом (например, при ручной конфигурации), он может использовать запрос-сообщение DHCPINFORM, чтобы получить другие локальные конфигурационные параметры. Серверы, получив сообщение DHCPINFORM, формируют сообщение DHCPACK с любыми конфигурационными параметрами, приемлемыми для клиента. При этом сетевой адрес не присваивается, не проверяется существующий набор параметров, не заполняется 'yiaddr' и не задаются параметры времени действия конфигурационного набора. Серверы должны послать ответ DHCPACK по уникастному адресу, заданному в поле 'ciaddr' сообщения DHCPINFORM.
Сервер в целях совместимости должен проверить сетевой адрес в сообщении DHCPINFORM, но не должен проверять существующее значение времени действия конфигурационного набора. Сервер формирует сообщение DHCPACK, содержащее конфигурационные параметры для клиента, приславшего запрос, и посылает сообщение DHCPACK непосредственно клиенту.
3.5. Параметры клиента в DHCP
Не все клиенты требуют инициализации всех параметров, перечисленных в приложении A. Используются два способа сокращения числа параметров, пересылаемых от сервера клиенту. 1. Большинство параметров имеет значения по умолчанию, определенные в Host Requirements RFC; если клиент не получил параметров от сервера, которые переписывают значения по умолчанию, клиент использует эти значения. 2. В своем исходном сообщении DHCPDISCOVER или DHCPREQUEST, клиент может предоставить серверу список специфических параметров, которые ему нужны. Если клиент включает список параметров в сообщение DHCPDISCOVER, он должен включать этот список в любое последующее сообщение DHCPREQUEST.
Клиент должен включить опцию 'maximum DHCP message size', чтобы позволить серверу знать, максимальный размер его DHCP-сообщений. Параметры, присланные в ответ клиенту, могут иметь размер больший, чем выделено для опций в сообщении DHCP. В этом случае, два дополнительных опционных флага (которые должны присутствовать в поле 'опции' сообщения) индицируют, что для опций должны использоваться поля 'file' и 'sname'.
Клиент может проинформировать сервер о том, в каких конфигурационных параметрах заинтересован клиент, включив опцию 'parameter request list'.
Кроме того, клиент может предложить значения для сетевого адреса и времени его действия в сообщении DHCPDISCOVER. Клиент может включить опцию 'requested IP-адрес', чтобы предложить конкретное значение IP-адреса, которое он хотел бы получить, и может включить опцию 'IP-адрес lease time', чтобы предложить предпочтительное значение времени действия конфигурационного набора. Другие опции, представляющие рекомендации по конфигурационным параметрам, допустимы в сообщении DHCPDISCOVER или DHCPREQUEST. Однако дополнительные опции могут игнорироваться серверами, и разные серверы могут прислать различные отклики на одни и те же опции. Опция 'requested IP-адрес' должна заноситься только в сообщение DHCPREQUEST, когда клиент проверяет конфигурационные параметры, полученные ранее. Клиент заполняет поле 'ciaddr', только когда он имеет корректный IP-адрес в состояниях BOUND, RENEWING или REBINDING.
Если сервер получает сообщение DHCPREQUEST с некорректным 'запрошенным IP-адресом', он должен прислать клиенту сообщение DHCPNAK и может уведомить о проблеме системного администратора. Сервер может включить код ошибки в опцию сообщения.
3.6. Применение DHCP для клиентов с несколькими интерфейсами
Клиент с несколькими сетевыми интерфейсами должен использовать DHCP для получения конфигурационных параметров через каждый из интерфейсов независимо.
3.7. Когда клиентам следует использовать DHCP?
Клиент должен использовать DHCP для нового запроса или верификации своего IP-адреса и сетевых параметров всякий раз, когда локальные конфигурационные параметры изменились; например, во время перезагрузки системы или после сетевого разрыва, так как локальная сетевая конфигурация может измениться без информирования об этом клиента или пользователя.
Если клиент знает предыдущий сетевой адрес и не может контактировать с локальным DHCP-сервером, клиент может продолжать использовать предыдущий сетевой адрес до тех пор, пока время действия адреса не истечет. Если время действия исчерпано до того, как клиент смог контактировать с DHCP-сервером, клиент должен немедленно прекратить использование текущего сетевого адреса и может проинформировать о данной проблеме локального пользователя.
4. Спецификация протокола DHCP для системы клиент-сервер
В этом разделе, мы предполагаем, что DHCP-сервер имеет блок сетевых адресов, из которого он может удовлетворять запросы. Каждый сервер поддерживает базу данных присвоенных адресов и времен их действия.
4.1. Формирование и посылка сообщений DHCP
Клиенты и серверы DHCP конструируют DHCP-сообщения путем заполнения полей в секции сообщения с фиксированным форматом и присоединяя помеченные информационные элементы переменной длины в секции опций. Область опций включает в себя 4-октетную секцию 'magic cookie' (которая описана в разделе 3), за которой следуют собственно опции. Последняя опция должна быть всегда опцией 'end'.
DHCP использует в качестве транспортного протокола UDP. DHCP-сообщения от клиента к серверу посылаются через порт DHCP-сервера (67), а DHCP-сообщения от сервера к клиенту посылаются через порт DHCP-клиента (68). Сервер с несколькими сетевыми адресами (например, ЭВМ с несколькими сетевыми интерфейсами) может использовать для передачи исходящего DHCP-сообщения любой из своих сетевых адресов.
Поле 'server identifier' используется как для идентификации DHCP-сервера в DHCP-сообщении, так и в качестве адреса места назначения при передаче информации от клиента серверу. Сервер с несколькими сетевыми адресами должен быть готов воспринимать любой из своих сетевых адресов в качестве идентификатора в DHCP-сообщении. Чтобы адаптироваться к потенциально не полной сетевой коннективности, сервер должен выбрать адрес в качестве 'server identifier', который по информации сервера доступен со стороны клиента. Например, если DHCP-сервер и DHCP-клиент подключены к одной субсети (т.e., поле 'giaddr' в сообщении от клиента равно нулю), сервер должен выбрать свой IP-адрес, используемый для передачи в пределах субсети в качестве 'server identifier'. Если сервер использует несколько IP-адресов в субсети, он может воспользоваться любым таким адресом. Если сервер получил сообщение через DHCP-агента доставки, сервер должен в качестве 'server identifier' выбрать адрес интерфейса, через который получено сообщение, (если только сервер не имеет других, лучших идей по поводу такого выбора). DHCP-клиенты должны использовать IP-адрес, переданный через опцию 'server identifier', для любого уникастного запроса, адресованного DHCP-серверу.
Сообщения DHCP посылаются клиентом широковещательно, до тех пор пока он не получит свой IP-адрес, адрес поля отправителя в IP-заголовке при этом должно быть равно нулю.
Если поле 'giaddr' в DHCP-сообщении клиента не равно нулю, сервер посылает любой отклик в порт 'DHCP server' агента транспортировки BOOTP, чей адрес указан в 'giaddr'. Если поле 'giaddr' равно нулю, а поле 'ciaddr' не равно нулю, тогда сервер посылает сообщения DHCPOFFER и DHCPACK по уникастному адресу, записанному в поле 'ciaddr'. Если 'giaddr' равно нулю и 'ciaddr' равно нулю, а бит broadcast =1, тогда сервер посылает сообщения DHCPOFFER и DHCPACK по адресу 0xffffffff. Если бит broadcast =1 и 'giaddr' равно нулю и 'ciaddr' равно нулю, тогда сервер посылает сообщения DHCPOFFER и DHCPACK по аппаратному адресу клиента и адресу 'yiaddr'. Во всех случаях, когда 'giaddr' равно нулю, сервер широковещательно посылает любое сообщение DHCPNAK по адресу 0xffffffff.
Если опции в DHCP-сообщении распространяются на поля 'sname' и 'файл', в поле 'опции' должна появиться опция 'option overload', со значением 1, 2 или 3, как это специфицировано в RFC-1533. Если в поле 'опции' присутствует опция 'option overload', опции в этом поле должны завершаться опцией 'end', и могут содержать один или более опций 'pad' (заполнитель). Опции в полях 'sname' и 'файл' (если их применение индицировано опцией 'options overload') должны начинаться с первого октета поля, завершаться опцией 'end', и за ними для заполнения пространства до конца поля должны следовать опции 'pad'. Любая индивидуальная опция в полях 'опции', 'sname' и 'файл' должна полностью умещаться в поле. Опции в поле 'options' должны интерпретироваться первыми, так чтобы любая 'option overload' могла быть воспринята. Поле 'файл' должно интерпретироваться следующим (если опция 'option overload' указывает, что поле 'файл' содержит опции DHCP), за ним должно следовать поле 'sname'.
Значения, передаваемые в метку 'option' могут превосходить по длине 255 октетов, выделенных на одну опцию (например, список маршрутизаторов опции 'router' [21]). Опции могут появляться только раз, если только явно не указано обратного. Клиент присоединяет значения кратных опций к общему списку параметров для конфигурации.
Клиенты DHCP ответственны за доставку всех сообщений. Клиент должен адаптировать стратегию повторных передач, которая включает в себя экспоненциальный алгоритм вычисления псевдослучайных задержек между повторными пересылками. Задержки между повторными пересылками должны быть выбраны так, чтобы предоставить достаточно времени для ответов сервера с учетом условия связи между клиентом и сервером. Например, в сети 10Mбит/c Ethernet, задержка перед первой повторной посылкой должна быть случайным образом равномерно распределенной при среднем значении 4 секунды. Задержка следующей (второй) ретрансмиссии должна быть также случайной и составлять 8 секунд. Значения последовательных повторных передач должны при каждой последующей попытке удваиваться. Максимальное значение равно 64 секунд. Клиент может обеспечить для пользователя индикацию попыток повторной передачи.
Поле 'xid' используется клиентом для установления соответствия между приходящим DHCP-сообщением и отправленного ранее запросом. DHCP-клиент должен выбрать 'xid так чтобы минимизировать вероятность получения идентичных 'xid' разными клиентами. Например, клиент может выбирать разные, случайные начальные 'xid' каждый раз, когда клиент перезагружается, а далее использует инкрементацию этого значения при последующих передачах вплоть до следующей перезагрузки. Выбор нового 'xid' для каждой последующей повторной передачи относится на усмотрение конкретной программной реализации. Клиент может решить повторно использовать то же самое значение 'xid' или выбрать новый 'xid' для передачи каждого сообщения.
В норме, DHCP-серверы и агенты доставки BOOTP пытаются доставить сообщения DHCPOFFER, DHCPACK и DHCPNAK непосредственно клиенту, используя уникастную адресацию. IP-адрес места назначения (в IP-заголовке) равен адресу 'yiaddr', а адрес связного уровня равен 'chaddr'. К сожалению, некоторые реализации клиентов не могут получать уникастные IP-дейтограммы до тех пор, пока приложение не будет сконфигурировано и клиент не получит корректный IP-адрес (это ведет к тупику, когда IP-адрес не может быть получен клиентом до тех пор, пока в результате конфигурационного процесса он этот самый адрес не получит).
Клиент, который не может получать уникастные IP-дейтограммы, пока его протокольная программа не сконфигурирована, должен установить бит BROADCAST=1 в поле флагов в любом сообщении DHCPDISCOVER или DHCPREQUEST, которые клиент посылает. Бит BROADCAST укажет, что DHCP-сервер и агент транспортировки BOOTP должны посылать клиенту сообщения широковещательно. Клиент, который может получать уникастные IP-дейтограммы до того как его программа сконфигурирована, должен сделать бит BROADCAST равным 0.
Сервер или агент доставки, посылающие или передающие DHCP-сообщение непосредственно DHCP-клиенту (т.e., не агенту транспортировки, указанному в поле 'giaddr'), должны анализировать бит BROADCAST поля 'флаги'. Если этот бит равен 1, DHCP-сообщение должно быть послано как широковещательное по адресу 0xffffffff. Если бит BROADCAST равен 0, сообщение должно быть послано по уникастному IP-адресу указанному в поле 'yiaddr'. Если уникастная транспортировка невозможна, сообщение может быть послано по широковещательному адресу 0xffffffff.
4.2. Административное управление сервером DHCP
DHCP-серверы не обязаны откликаться на каждое сообщение DHCPDISCOVER и DHCPREQUEST, которое они получают. Например, сетевой администратор с целью сохранения строгого контроля за клиентами, подключенными к сети, может захотеть сконфигурировать DHCP-серверы так, чтобы они реагировали только на клиентов, которые были зарегистрированы ранее с помощью некоторого внешнего механизма. Спецификация DHCP описывает только взаимодействие между клиентами и серверами, когда они хотят этого; описание административного контроля со стороны системного администратора находится вне пределов данной спецификации. Специальные реализации DHCP-серверов могут включать в себя любые механизмы административного контроля.
При некоторых условиях, DHCP-сервер будет должен проанализировать значения опций vendor class, включенные в сообщения DHCPDISCOVER или DHCPREQUEST с тем, чтобы определить корректные параметры для конкретного клиента.
DHCP- сервер должен использовать некоторый уникальный идентификатор, для того чтобы установить соответствие между клиентом и его набором конфигурационных параметров. Клиент может решить выдать идентификатор с помощью опции 'client identifier'. Если клиент предоставляет 'client identifier', он должен использовать его во всех последующих сообщениях, а сервер должен использовать этот идентификатор для распознавания клиента. Если клиент не предоставляет опцию 'client identifier', сервер должен для идентификации клиента использовать содержимое поля 'chaddr'. Для клиента DHCP весьма важно использовать уникальный идентификатор в пределах субсети, к которой он подключен согласно опции 'client identifier'. Использование 'chaddr' в качестве уникального идентификатора клиента может вызвать непредсказуемые результаты, так как такой идентификатор может быть ассоциирован с аппаратным интерфейсом, который может быть передан новому клиенту. Чтобы избежать непредсказуемых изменений сетевого адреса клиента (из-за переноса аппаратного интерфейса) некоторые узлы могут использовать в качестве идентификатора клиента серийный номер производителя. Сетевые узлы могут также использовать в качестве идентификатора клиента DNS-имя.
Клиенты DHCP вольны использовать любую стратегию при выборе DHCP-сервера из числа тех, список которых клиент получает в сообщении DHCPOFFER. Реализация клиента должна предоставлять для пользователя механизм выбора значений 'vendor class identifier'.
4.3. Поведение сервера DHCP
DHCP-сервер обрабатывает приходящие от клиента DHCP-сообщения на основе текущего состояния набора конфигурирующих параметров клиента. DHCP-сервер может получать от клиента следующие сообщения:
o DHCPDISCOVER
o DHCPREQUEST
o DHCPDECLINE
o DHCPRELEASE
o DHCPINFORM
В таблице 3 рассмотрено использование полей и опций в DHCP-сообщении сервера.
4.3.1. Сообщение DHCPDISCOVER
Когда сервер получает от клиента сообщение DHCPDISCOVER, он выбирает сетевой адрес для клиента, приславшего запрос. Если нет свободного адреса, сервер может проинформировать о проблеме системного администратора. Если адрес доступен, новый адрес должен быть выбран следующим образом:
Как это описано в разделе 4.2, сервер может, по административным причинам, присвоить адрес отличный от запрошенного, или может повторно использовать адрес для конкретного клиента, даже если имеются свободные адреса.
Заметим, что в некоторых сетевых архитектурах (например, в Интернет с более чем одной IP-субсетью, сопряженной с физическим сетевым сегментом), DHCP-клиенту должен быть присвоен адрес из другой субсети, а не адрес, записанный в 'giaddr'. Таким образом, DHCP не требует, чтобы клиенту был присвоен адрес из субсети 'giaddr'. Сервер волен выбрать какую-то другую субсеть. Механизм выбора IP-адреса находится вне пределов данной спецификации.
Если это не требуется для корректной работы DHCP, сервер не должен повторно использовать выбранный сетевой адрес, прежде чем клиент пришлет сообщение серверу DHCPOFFER. Сервер может решить записать этот адрес, как предложенный клиенту. Он должен также выбрать время действия конфигурационного набора, согласно следующим правилам:
| o | Если клиент не запросил специальный конфигурационный набор в сообщении DHCPDISCOVER и клиент уже имеет сетевой адрес, сервер присылает значение времени действия, ранее присвоенное данному адресу (заметим, что клиент должен явно запросить установления времени действия набора, чтобы переписать значение, ассоциированное с данным адресом), в противном случае |
| o | Если клиент не запросил определенное значение времени действия конфигурационного набора в сообщении DHCPDISCOVER и клиент не имеет сетевого адреса, сервер присваивает времени действия набора местное значение по умолчанию, в противном случае |
| o | Если клиент запросил специальный конфигурационный набор параметров в сообщении DHCPDISCOVER (вне зависимости оттого, имел ли он уже сетевой адрес), сервер может либо предоставить запрошенный набор (если это согласуется с местной политикой) или выбрать другой набор. |
/p> Таблица 3. Поля и опции, используемые DHCP-серверами
Поле |
DHCPOFFER |
DHCPACK |
DHCPNAK |
| 'op' | BOOTREPLY | BOOTREPLY | BOOTREPLY |
| 'htype' | Из RFC "Assigned Numbers" | ||
| 'hlen' | Длина аппаратного адреса в октетах | ||
| 'hops' | 0 | 0 | 0 |
| 'xid' | 'xid' из сообщения клиента DHCPDISCOVER | 'xid' из сообщения клиента DHCPREQUEST | 'xid' из сообщения клиента DHCPREQUEST |
| 'secs' | 0 | 0 | 0 |
| 'ciaddr' | 0 | 'ciaddr' из DHCPREQUEST или 0 | 0 |
| 'yiaddr' | IP-адрес предложенный клиенту | IP-адрес присвоенный клиенту | 0 |
| 'siaddr' | IP-адрес следующего сервера загрузки | IP-адрес следующего сервера загрузки | 0 |
| 'flags' | 'flags' из сообщения клиента DHCPDISCOVER | флаги' из сообщения клиента DHCPREQUEST | 'flags' из сообщения клиента DHCPREQUEST |
| 'giaddr' | 'giaddr' из сообщения клиента DHCPDISCOVER | 'giaddr' из сообщения клиента DHCPREQUEST | 'giaddr' >из сообщения клиента DHCPREQUEST |
| 'chaddr' | 'chaddr' из сообщения клиента DHCPDISCOVER | 'chaddr' из сообщения клиента DHCPREQUEST | 'chaddr' из сообщения клиента DHCPREQUEST |
| 'sname' |
Имя ЭВМ сервера или опции |
Имя ЭВМ сервера или опции |
(не используется) |
| 'файл' |
Файл загруз. клиента имя или опции |
Файл загруз. клиента имя или опции |
(не используется) |
| 'опции' | опции | опции |
Опция |
DHCPOFFER |
DHCPACK |
DHCPNAK |
| Запрошенный IP-адрес | не должен | не должен | не должен |
| IP-адрес lease time | должен |
должен (DHCPREQUEST) не должен (DHCPINFORM) |
не должен |
| Использование полей 'файл'/'sname' | может | может | не должен |
| Тип сообщения DHCP | DHCPOFFER | DHCPACKDHCPNAK | |
| Список параметров | не должен | не должен | не должен |
| Сообщение | должен | должен | должен |
| Идентификатор клиента | не должен | не должен | может |
| Идентификатор Vendor class | может | может | может |
| Идентификатор сервера | должен | должен | должен |
| Макс. размер сообщения | не должен | не должен | не должен |
| Все прочие | может | может | не должен |
| o | Сетевой адрес клиента, как это определено правилами приведенными выше, |
| o | Время действия клиентского набора, как это определено правилами из данного раздела, |
| o |
Параметры, запрошенные клиентом, согласно следующим правилам: |
| - Если в сервере явно задано значение параметра по умолчанию, сервер должен включить это значение в соответствующую опцию поля 'option', в противном случае | |
| - Если сервер распознает параметр, как параметр, определенный в документе Host Requirements, сервер должен включить его значение по умолчанию (как это рекомендуется в документе Host Requirements), в соответствующую опцию в поле 'option', в противном случае | |
| - Сервер не должен присылать значение этого параметра |
/p> Сервер должен предоставить столько запрошенных параметров, сколько возможно, должен опустить любые параметры, которые не может предоставить. Сервер должен включить каждый запрошенный параметр только один раз, если только не разрешено обратного в опциях DHCP и в документе Vendor Extensions BOOTP.
Сервер может прислать 'vendor class identifier', использованный чтобы определить параметры в сообщении DHCPOFFER, чтобы помочь клиенту решить, какой выбрать DHCPOFFER. Сервер вводит поле 'xid' из сообщения DHCPDISCOVER в поле 'xid' сообщения DHCPOFFER и посылает клиенту, приславшему запрос, сообщение DHCPOFFER.
4.3.2. Сообщение DHCPREQUEST
Сообщение DHCPREQUEST может прийти от клиента, реагирующего на сообщение сервера DHCPOFFER, от клиента, верифицирующего ранее выделенный IP-адрес, или от клиента, расширяющего время действия конфигурационного набора. Если сообщение DHCPREQUEST содержит опцию 'server identifier', то это отклик на сообщение DHCPOFFER. В противном случае, сообщение является запросом верификации или расширения времени действия набора. Если клиент использует 'client identifier' в сообщении DHCPREQUEST, он должен использовать его во всех последующих сообщениях. Если клиент включил список запрашиваемых параметров в сообщение DHCPDISCOVER, он должен включить этот список во все последующие сообщения. Любые конфигурационные параметры в сообщении DHCPACK не должны конфликтовать с полученными ранее в сообщении DHCPOFFER. Клиент должен использовать для конфигурации параметры из сообщения DHCPACK. Клиенты посылают сообщения DHCPREQUEST следующим образом:
o DHCPREQUEST, сформированный в состоянии SELECTING:
Клиент вводит адрес выбранного сервера 'server identifier', 'ciaddr' должен быть равен нулю, в ‘запрошенный IP-адрес' должно быть записано значение yiaddr, взятое из DHCPOFFER.
Заметим, что клиент может собрать несколько сообщений DHCPOFFER и выбрать наилучшее предложение. Клиент определяет свой выбор путем идентификации сервера в сообщении DHCPREQUEST. Если клиент получает неприемлемые предложения, клиент может попробовать другое сообщение DHCPDISCOVER. Следовательно, серверы не могут получить DHCPREQUEST, из которого они могли бы решить, принял ли клиент данное предложение. Так как серверы не осуществили присвоение какого-либо сетевого адреса на основе DHCPOFFER, они вольны повторно использовать предложенные сетевые адреса в откликах на последующие запросы. Серверы не должны повторно использовать предложенные адреса и могут реализовать зависимый от реализации механизм таймаутов в процессе принятия решения о повторном использовании предложенных адресов.
o DHCPREQUEST генерируется в состоянии INIT-REBOOT:
Поле 'server identifier' не должно быть заполнено, в опции 'Запрошенный IP-адрес' должен быть записан предшествующий адрес, присвоенный клиенту. 'ciaddr' должен быть равен нулю. Клиент пытается верифицировать присвоенный ранее конфигурационный набор. Сервер должен клиенту послать сообщение DHCPNAK, если ‘запрошенный IP-адрес’ не корректен, или относится к неверной сети.
Определение того, находится ли клиент в состоянии INIT-REBOOT, осуществляется просмотром содержимого 'giaddr', опции 'requested IP-адрес', и базы данных. Если DHCP-сервер обнаружит, что клиент находится не в той сети (т.e., результат наложения локальной маски субсети или маски удаленной субсети (если 'giaddr' не равно нулю) на опцию 'запрошенный IP-адрес' выдает не реальный результат), тогда сервер должен послать клиенту сообщение DHCPNAK. Если с сетью все в порядке, тогда DHCP-сервер должен проверить, корректна ли запись клиента о его IP-адресе. Если нет, сервер должен послать клиенту сообщение DHCPNAK. Если DHCP-сервер не имеет записи об этом клиенте, тогда он должен оставаться пассивным, и может выдать предупреждение сетевому администратору.
Если 'giaddr' в сообщении DHCPREQUEST равен 0x0, клиент находится в той же субсети, что и сервер. Сервер должен широковещательно послать сообщение DHCPNAK по адресу 0xffffffff, так как клиент не может иметь корректный сетевой адрес или сетевую маску, и клиент не может откликаться на ARP-запросы.
Если в сообщении DHCPREQUEST установлен 'giaddr', клиент находится в другой субсети. Сервер должен установить широковещательный бит в DHCPNAK, агент отклика пошлет клиенту сообщение DHCPNAK широковещательно, так как клиент может не иметь корректного сетевого адреса или сетевой маски, и клиент может не откликаться на ARP-запросы.
o DHCPREQUEST генерируется в состоянии RENEWING:
'server identifier' не должен быть заполнен, опция 'запрошенный IP-адрес' не должна быть заполнена, в 'ciaddr' должен быть записан IP-адрес клиента. В этой ситуации, клиент полностью сконфигурирован, и пытается расширить срок действия конфигурационного набора. Это сообщение будет послано по уникастному адресу, таким образом, в обмен не будет вовлечено никаких агентов транспортировки. Так как 'giaddr' не заполнен, DHCP-сервер будет полагаться на значениеn 'ciaddr', и использовать его при передаче данных клиенту.
Клиент может пожелать обновить или расширить время действия конфигурационного набора до T1. Сервер может пожелать не расширять время действия (например, по решению сетевого администратора), но должен в любом случае откликнуться сообщением DHCPACK.
o DHCPREQUEST генерируется в состоянии REBINDING:
'server identifier' не должен быть заполнен, опция 'запрошенный IP-адрес' не должна быть заполнена, в 'ciaddr' должен быть записан IP-адрес клиента. В этой ситуации, клиент полностью сконфигурирован, и пытается увеличить время действия набора параметров. Это сообщение должно быть передано широковещательно по IP-адресу 0xffffffff. DHCP-сервер должен проверить корректность 'ciaddr' прежде чем откликаться на DHCPREQUEST. DHCPREQUEST от клиента в состоянии REBINDING имеет целью согласовать узлы, имеющие несколько DHCP-серверов, а также предложить механизм для согласования времен действия конфигурационных наборов, предлагаемых разными серверами. DHCP-сервер может расширить время действия набора параметров клиента, только если он имеет для этого административные привилегии.
4.3.3. Сообщение DHCPDECLINE
Если сервер получает сообщение DHCPDECLINE, клиент каким-то образом обнаружил, что предлагаемый сетевой адрес уже используется. Сервер должен пометить сетевой адрес как недоступный и уведомить администратора системы о возможной конфигурационной проблеме.
4.3.4. Сообщение DHCPRELEASE
При получении сообщения DHCPRELEASE, сервер помечает сетевой адрес, как не присвоенный. Сервер должен хранить запись с конфигурационными параметрами клиента для возможного последующего использования при поступлении соответствующего запроса.
4.3.5. Сообщение DHCPINFORM
Сервер реагирует на сообщение DHCPINFORM посылкой сообщения DHCPACK непосредственно по адресу, записанному в поле 'ciaddr' сообщения DHCPINFORM. Сервер не должен уведомлять клиента об истечении времени действия конфигурационного набора и не должен производить запись в 'yiaddr'. Сервер включает в сообщение DHCPACK другие параметры, как это определено в разделе 4.3.1.
4.3.6. Сообщения клиента
Таблица 4 характеризует различие между сообщениями клиента в различных состояниях
Таблица 4. Сообщения клиента для различных состояний
| INIT-REBOOT | SELECTING | RENEWING | REBINDING | |
| broad/unicast | Широковещ. | Широковещ | Уникастный | Широковещ |
| server-ip | Не должен | Должен | Не должен | Не должен |
| Запрошенный IP | Должен | Должен | Не должен | Не должен |
| ciaddr | нуль | нуль | IP адрес | IP адрес |
4.4. Поведение клиента DHCP
На рис. 5 представлена диаграмма состояний для DHCP-клиента. Клиент может получить следующие сообщения от сервера:
o DHCPOFFER
o DHCPACK
o DHCPNAK
Сообщение DHCPINFORM не показано на рис. 5. Клиент просто посылает DHCPINFORM и ждет сообщения-отклика DHCPACK. Раз клиент выбрал свои параметры, он завершил процесс конфигурации.
Таблица 5 описывает использование полей и опций DHCP-сообщения клиента.
Рис. 5. Диаграмма состояний DHCP-клиента
4.4.1. Инициализация и выделение сетевого адреса
Клиент начинает работу в состоянии INIT и формирует сообщение DHCPDISCOVER. Клиент должен ждать случайное время в интервале 1-10 секунд, для того чтобы десинхронизовать процессы при запуске DHCP. Клиент устанавливает 'ciaddr' равным 0x00000000. Клиент может запросить специфические параметры путем включения опции 'parameter request list'. Клиент может предложить сетевой адрес и/или время действия набора параметров путем включения опций 'запрошенный IP-адрес' и 'IP-address lease time'. Клиент должен включить его аппаратный адрес в поле 'chaddr', если это необходимо для доставки DHCP-откликов. Клиент может включить уникальный идентификатор в опцию 'client identifier', как это описано в разделе 4.2. Если клиент включил список запрашиваемых параметров в сообщение DHCPDISCOVER, он должен включать этот список во все последующие сообщения.
Клиент генерирует и записывает случайный идентификатор транзакции, вставляет этот идентификатор в поле 'xid'. Клиент записывает свое локальное время для использования позднее при вычислении времени пригодности набора конфигурационных параметров. Клиент затем посылает широковещательно DHCPDISCOVER по локальному аппаратному адресу 0xffffffff, по широковещательному IP-адресу и UDP-порту 'DHCP-сервера'.
Если 'xid' приходящего сообщения DHCPOFFER не согласуется с 'xid' последнего сообщения DHCPDISCOVER, сообщение DHCPOFFER должно молча игнорироваться. Любое приходящее сообщение DHCPACK должно молча игнорироваться.
Клиент собирает сообщения DHCPOFFER за определенный период времени, выбирает одно сообщение DHCPOFFER из числа приходящих сообщений DHCPOFFER (например, первое сообщение DHCPOFFER или сообщение DHCPOFFER от сервера, используемого ранее) и извлекает адрес сервера из опции 'server identifier' сообщения DHCPOFFER. Время, в течение которого клиент собирает сообщения, и механизм, используемый для выбора одного DHCPOFFER зависит от конкретной реализации.
Таблица 5. Поля и опции, используемые клиентами DHCP
Поле |
DHCPDISCOVER DHCPINFORM |
DHCPREQUEST |
DHCPDECLINE, DHCPRELEASE |
| 'op' | BOOTREQUEST | BOOTREQUEST | BOOTREQUEST |
| 'htype' | Из RFC"Assigned Numbers" | ||
| 'hlen' | Длина аппаратного адреса в октетах | ||
| 'шаги' | 0 | 0 | 0 |
| 'xid' | выбрано клиентом | 'xid' из сообщения сервера DHCPOFFER | выбрано клиентом |
| 'secs' | 0 или число сек с момента, когда HCP-процесс запущен | 0 или число сек со времени, когдаDHCP- процесс запущен | 0 |
| 'флаги' | Устанавливает 'BROADCAST'-флаг, если клиент требует широковещательного отклика | Устанавливает 'BROADCAST' флаг, если клиент требует широковещательного отклика | 0 |
| 'ciaddr' | 0 (DHCPDISCOVER) сетевой адрес клиента(DHCPINFORM) | 0 или сетевой адрес клиента (BOUND/RENEW/REBIND) | 0 (DHCPDECLINE) сетевой адрес клиента (DHCPRELEASE) |
| 'yiaddr' | 0 | 0 | 0 |
| 'siaddr' | 0 | 0 | 0 |
| 'giaddr' | 0 | 0 | 0 |
| 'chaddr' | аппаратный адрес клиента | аппаратный адрес клиента | аппаратный адрес клиента |
| 'sname' | опции, если указано в 'sname/file' опция; иначе не используется | опции, если указано в 'sname/file' опция; иначе не используется | (не используется) |
| 'файл' | опции, если указано в 'sname/file' опция; иначе не используется | опции, если указано в 'sname/file' опция; иначе не используется | (не используется) |
| 'опции' | опции | опции | (не используется) |
/p>
Опция |
DHCPDISCOVER DHCPINFORM |
DHCPREQUEST |
DHCPDECLINE, DHCPRELEASE |
| Requested IP-address |
Может (DISCOVER) не должен (INFORM) |
Должен (в SELECTING или INIT-REBOOT) не должен (в BOUND или RENEWING) |
Должен (DHCPDECLINE), не должен (DHCPRELEASE) |
| IP-address lease time |
Может (DISCOVER) не должен (INFORM) |
Может | Не должен |
| Использование полей 'file'/'sname' | Может | Может | Может |
| Тип сообщения DHCP | DHCPDISCOVER/ DHCPINFORM | DHCPREQUEST | DHCPDECLINE/ DHCPRELEASE |
| Идентификатор клиента | Может | Может | Может |
| Vendor class identifier | Может | Может | Не должен |
| Идентификатор сервера | Не должен |
Должен (после SELECTING) Не должен (после INIT-REBOOT, BOUND, RENEWING или REBINDING) |
Должен |
| Parameter request list | Может | Может | Не должен |
| Maximum message size | Может | Может | Не должен |
| Message | Не следует | Не следует | Следует |
| Site-specific | Может | Может | Не должен |
| Прочие | Может | Может | Не должен |
4.4.2. Инициализация при известном сетевом адресе
Клиент начинает работу в состоянии INIT-REBOOT и посылает сообщение DHCPREQUEST. Клиент должен вставить свой сетевой адрес в опцию 'requested IP-адрес' сообщения DHCPREQUEST. Клиент может запросить специфические конфигурационные параметры, включив опцию 'parameter request list'. Клиент генерирует и записывает случайный идентификатор транзакции и заносит этот идентификатор в поле 'xid'. Клиент записывает свое локальное время для последующего использования при вычислении времени истечения пригодности конфигурационного набора параметров. Клиент не должен включать 'server identifier' в сообщение DHCPREQUEST. Клиент затем широковещательно посылает DHCP-серверу сообщение DHCPREQUEST с использованием аппаратного широковещательного адреса и UDP-порта.
Раз от какого-то сервера пришло сообщение DHCPACK с полем 'xid' согласующимся с тем, которое содержится в сообщении клиента DHCPREQUEST, клиент инициализирован и он переходит в состояние BOUND. Клиент записывает время истечения годности конфигурационного набора параметров, которое равно сумме времени, когда было послано сообщение DHCPREQUEST и длительности пригодности конфигурационного набора, взятого из сообщения DHCPACK.
4.4.3. Инициализация при сетевом адресе заданном извне
Клиент посылает сообщение DHCPINFORM, клиент может запросить специфические конфигурационные параметры путем включения их в опцию 'parameter request list'. Клиент генерирует и записывает случайный идентификатор транзакции и вводит его в поле 'xid'. Клиент помещает свой сетевой адрес в поле 'ciaddr'. Клиенту не следует запрашивать параметры времени действия конфигурационного набора.
Клиент посылает уникастное сообщение DHCPINFORM DHCP-серверу, если он знает адрес сервера, в противном случае он посылает это сообщение широковещательно. Сообщения DHCPINFORM должны быть направлены 'DHCP-серверу ' через UDP-порт.
Раз от любого из серверов получено сообщение DHCPACK с полем 'xid', согласующимся с тем, что содержалось в сообщении клиента DHCPINFORM, клиент инициализирован.
Если клиент не получил DHCPACK в пределах разумного временного интервала (60 секунд или 4 попыток, если используется таймауты, предложенные в разделе 4.1), тогда клиент должен выдать сообщение пользователю, уведомляющее его о возникшей проблеме, а затем продолжить сетевую активность, используя разумные значения по умолчанию из приложения A.
4.4.4. Использование широковещательной и уникастной адресации
DHCP-клиент широковещательно посылает сообщения DHCPDISCOVER, DHCPREQUEST и DHCPINFORM, если только клиент не знает адреса DHCP-сервера. Клиент посылает сообщения DHCPRELEASE серверу уникастно. Так как клиент отказывается использовать IP-адрес, предоставленный сервером, он посылает сообщения DHCPDECLINE широковещательно.
Когда DHCP-клиент знает адрес DHCP-сервера, в состоянии INIT или REBOOTING, клиент может использовать адрес, записанный в DHCPDISCOVER или DHCPREQUEST, а не широковещательный IP-адрес. Клиент может также использовать уникастную адресацию при посылке сообщений DHCPINFORM известному DHCP-серверу. Если клиент не получает отклика на DHCP-сообщение, посланное по IP-адресу известного DHCP-сервера, DHCP-клиент переходит на широковещательную адресацию.
4.4.5. Восстановление и истечение пригодности
Клиент поддерживает две временные переменные, T1 и T2, которые специфицируют времена, когда клиент пытается расширить время действия своего сетевого адреса. T1 равно времени, когда клиент попадает в состояние RENEWING и пытается контактировать с сервером, который предоставил клиенту сетевой адрес. T2 равно времени, когда клиент перешел в состояние REBINDING и пытается контактировать с каким-то сервером. T1 должно быть раньше T2, которое в свою очередь, должно быть раньше, чем время, когда истекает период годности конфигурационного набора параметров.
Чтобы исключить необходимость синхронизации часов, T1 и T2 выражаются в опциях в относительных единицах [2].
В момент T1 клиент переходит в состояние RENEWING и посылает серверу (уникастно) сообщение DHCPREQUEST с тем, чтобы продлить действие набора конфигурационных параметров. Клиент устанавливает поле 'ciaddr' в DHCPREQUEST равным его текущему сетевому адресу. Клиент записывает локальное время, когда было послано сообщение DHCPREQUEST. Клиент не должен включать идентификатор сервера в сообщение DHCPREQUEST.
Любые сообщения DHCPACK, которые приходят с 'xid', не согласующимся с ‘xid' из сообщения клиента DHCPREQUEST, игнорируются. Когда клиент получает от сервера DHCPACK, он вычисляет время истечения пригодности конфигурационного набора параметров (равно сумме времени, когда клиент посылал сообщение DHCPREQUEST и длительности пригодности конфигурационного набора параметров из сообщения DHCPACK). Клиент успешно восстанавливает свой сетевой адрес, возвращается в состояние BOUND и может продолжить свою сетевую активность.
Если не приходит никакого DHCPACK до T2, клиент переходит в состояние REBINDING и посылает широковещательно сообщение DHCPREQUEST с целью расширения времени действия конфигурационного набора. Клиент устанавливает поле 'ciaddr' в DHCPREQUEST равным его текущему сетевому адресу. Клиент не должен включать 'server identifier' в сообщение DHCPREQUEST.
Времена T1 и T2 конфигурируются сервером посредством опций. T1 по умолчанию равно (0.5 * duration_of_lease). T2 по умолчанию равно (0.875 * duration_of_lease). Чтобы исключить синхронизацию восстановления состояния клиентов, времена T1 и T2 должны быть выбраны с некоторым случайным разбросом относительно фиксированных значений.
Клиент может решить обновить или продлить время действия конфигурационного набора вплоть до T1. Сервер может решить расширить длительность пригодности конфигурационного набора параметров в соответствии с политикой сетевого администратора.
Как в состоянии RENEWING, так и в REBINDING, если клиент не получает отклика на свое сообщение DHCPREQUEST. Клиент должен ждать половину остающегося времени вплоть до T2 (в состоянии RENEWING) и половину остающегося времени действия конфигурационного набора (в состоянии REBINDING), как минимум 60 секунд, прежде чем осуществить повторную отправку сообщения DHCPREQUEST.
Если время действия конфигурационного набора иссякло, клиент получает DHCPACK, переходит в состояние INIT, должен остановить всякую сетевую активность и запросить инициализацию параметров. Если клиент получает затем DHCPACK, присваивающее клиенту его предыдущий сетевой адрес, клиенту следует продолжить сетевые операции. Если клиенту дали новый сетевой адрес, он не должен использовать предыдущий и ему следует уведомить локальных пользователей о возникшей проблеме.
4.4.6. Сообщение DHCPRELEASE
Если клиент более не нуждается в использовании своего сетевого адреса (например, клиент завершил работу через shutdown), клиент посылает серверу сообщение DHCPRELEASE. Заметим, что корректная работа DHCP не зависит от передачи сообщений DHCPRELEASE.
5. Ссылки
A. Параметры конфигурации ЭВМ
IP-layer_parameters,_per_host:_
Маска субсети
MTU
All-subnets-MTU
Широковещательный адрес
Определить маску
Быть поставщиком масок
Выполнять поиск маршрутизатора
Router solicitation address
Link-layer_parameters,_per_interface:_
| Trailers | on/off | HRC 2.3.1 |
| Таймаут ARP кэша | целое | HRC 2.3.2.1 |
| Инкапсуляция Ethernet | RFC-894/RFC-1042 | HRC 2.3.3 |
| TTL | целое | HRC 4.2.2.19 |
| Интервал Keep-alive | целое | HRC 4.2.3.6 |
| Размер данных Keep-alive | 0/1 | HRC 4.2.3.6 |
MTU = Path MTU Discovery (RFC-1191, предлагаемый стандарт)
RD = Router Discovery (RFC-1256, предлагаемый стандарт)
Опция DHCP для протокола аутентификации пользователей открытых групп
(RFC-2485, S. Drach, DHCP Option for The Open Group's User Authentication Protocol)
Технический стандарт для клиента вычислительной сети разработан рабочей группой по сетевым вычислениям NCWG (Network Computing Working Group), он определяет схему аутентификации клиента-пользователя в вычислительной сети, которая носит название протокола аутентификации пользователя (UAP).
UAP предлагает два уровня аутентификации, базовый и безопасный. Базовая аутентификация использует механизм, определенный в спецификации HTTP 1.1 [3]. Безопасная аутентификация является просто аутентификацией реализованной в рамках сессии SSLv3 [4].
В обоих случаях клиент UAP должен получить IP-адрес и номер порта службы UAP. В зависимости от реализации системы может потребоваться дополнительная информация о проходе. URL [5] представляет прекрасный механизм инкапсуляции этой информации, так как многие серверы UAP реализуются как часть HTTP/SSL-серверов.
Большинство клиентов UAP конфигурируются при загрузке через DHCP. Ни одна из существующих опций DHCP [6] не имеет информационных полей, содержащих URL. Опция 72 содержит список IP-адресов WWW-серверов, но она не адекватна задаче, так как нельзя специфицировать номер порта и/или проход. Следовательно, нужна опция, которая содержит список URL.
Опция протокола аутентификации пользователя
Эта опция специфицирует список URL, каждый из которых указывает на сервер аутентификации пользователя, способный обрабатывать запросы, реализуемые через протокол UAP. Серверы UAP могут воспринимать соединения HTTP 1.1 или SSLv3. Если список содержит URL, который не содержит данных о номере порта, присваивается значение порта по умолчанию (т.e., порт 80 для http и порт 443 для https). Если список включает в себя URL, который не содержит данных о проходе, предполагается проход /uap. На рис. 1 показан формат опции аутентификации пользователя.
Рис. .1. Формат опции аутентификации пользователя
| Код | 98 |
| Длина | длина поля данных (т.e., списка URL) в байтах. |
| Список URL | Список из одного или более URL, разделенных символами ASCII (0x20) пробел. Поле список URL имеет переменную длину. |
Ссылки
| [1] | Droms, R., "Dynamic Host Configuration Protocol", RFC-2131, March 1997. |
| [2] | Technical Standard: Network Computing Client, The Open Group, Document Number C801, October 1998. |
| [3] | Fielding, R., Gettys, J., Mogul, J., Frystyk, H., and T. Berners-Lee, "Hypertext Transfer Protocol -- HTTP/1.1", RFC-2068, January 1997. |
| [4] | Freier, A., Karlton, P., and P. Kocher, "The SSL Protocol, Version 3.0", Netscape Communications Corp., November 1996. Standards Information Base, The Open Group, http://www.db.opengroup.org/sib.htm#SSL_3. |
| [5] | Berners-Lee, T., Masinter, L., and M. McCahill, "Uniform Resource Locators (URL)", RFC-1738, December 1994. |
| [6] | Alexander, S. and R. Droms, "DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions", RFC-2132, March 1997. |
