Автоматизация процесса назначения IP-адресов узлам сети - протокол DHCP

Как уже было сказано, IP-адреса могут назначаться администратором сети вручную. Это представляет для администратора утомительную процедуру. Ситуация усложняется еще тем, что многие пользователи не обладают достаточными знаниями для того, чтобы конфигурировать свои компьютеры для работы в интерсети и должны поэтому полагаться на администраторов.

Протокол Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) был разработан для того, чтобы освободить администратора от этих проблем. Основным назначением DHCP является динамическое назначение IP-адресов. Однако, кроме динамического, DHCP может поддерживать и более простые способы ручного и автоматического статического назначения адресов.

В ручной процедуре назначения адресов активное участие принимает администратор, который предоставляет DHCP-серверу информацию о соответствии IP-адресов физическим адресам или другим идентификаторам клиентов. Эти адреса сообщаются клиентам в ответ на их запросы к DHCP-серверу.

При автоматическом статическом способе DHCP-сервер присваивает IP-адрес (и, возможно, другие параметры конфигурации клиента) из пула наличных IP-адресов без вмешательства оператора. Границы пула назначаемых адресов задает администратор при конфигурировании DHCP-сервера. Между идентификатором клиента и его IP-адресом по-прежнему, как и при ручном назначении, существует постоянное соответствие. Оно устанавливается в момент первичного назначения сервером DHCP IP-адреса клиенту. При всех последующих запросах сервер возвращает тот же самый IP-адрес.

При динамическом распределении адресов DHCP-сервер выдает адрес клиенту на ограниченное время, что дает возможность впоследствии повторно использовать IP-адреса другими компьютерами. Динамическое разделение адресов позволяет строить IP-сеть, количество узлов в которой намного превышает количество имеющихся в распоряжении администратора IP-адресов.

DHCP обеспечивает надежный и простой способ конфигурации сети TCP/IP, гарантируя отсутствие конфликтов адресов за счет централизованного управления их распределением. Администратор управляет процессом назначения адресов с помощью параметра "продолжительности аренды" (lease duration), которая определяет, как долго компьютер может использовать назначенный IP-адрес, перед тем как снова запросить его от сервера DHCP в аренду.

Примером работы протокола DHCP может служить ситуация, когда компьютер, являющийся клиентом DHCP, удаляется из подсети. При этом назначенный ему IP-адрес автоматически освобождается. Когда компьютер подключается к другой подсети, то ему автоматически назначается новый адрес. Ни пользователь, ни сетевой администратор не вмешиваются в этот процесс. Это свойство очень важно для мобильных пользователей.

Протокол DHCP использует модель клиент-сервер. Во время старта системы компьютер-клиент DHCP, находящийся в состоянии "инициализация", посылает сообщение discover (исследовать), которое широковещательно распространяется по локальной сети и передается всем DHCP-серверам частной интерсети. Каждый DHCP-сервер, получивший это сообщение, отвечает на него сообщением offer (предложение), которое содержит IP-адрес и конфигурационную информацию.

Компьютер-клиент DHCP переходит в состояние "выбор" и собирает конфигурационные предложения от DHCP-серверов. Затем он выбирает одно из этих предложений, переходит в состояние "запрос" и отправляет сообщение request (запрос) тому DHCP-серверу, чье предложение было выбрано.

Выбранный DHCP-сервер посылает сообщение DHCP-acknowledgment (подтверждение), содержащее тот же IP-адрес, который уже был послан ранее на стадии исследования, а также параметр аренды для этого адреса. Кроме того, DHCP-сервер посылает параметры сетевой конфигурации. После того, как клиент получит это подтверждение, он переходит в состояние "связь", находясь в котором он может принимать участие в работе сети TCP/IP. Компьютеры-клиенты, которые имеют локальные диски, сохраняют полученный адрес для использования при последующих стартах системы. При приближении момента истечения срока аренды адреса компьютер пытается обновить параметры аренды у DHCP-сервера, а если этот IP-адрес не может быть выделен снова, то ему возвращается другой IP-адрес.

В протоколе DHCP описывается несколько типов сообщений, которые используются для обнаружения и выбора DHCP-серверов, для запросов информации о конфигурации, для продления и досрочного прекращения лицензии на IP-адрес. Все эти операции направлены на то, чтобы освободить администратора сети от утомительных рутинных операций по конфигурированию сети.

Однако использование DHCP несет в себе и некоторые проблемы. Во-первых, это проблема согласования информационной адресной базы в службах DHCP и DNS. Как известно, DNS служит для преобразования символьных имен в IP-адреса. Если IP-адреса будут динамически изменятся сервером DHCP, то эти изменения необходимо также динамически вносить в базу данных сервера DNS. Хотя протокол динамического взаимодействия между службами DNS и DHCP уже реализован некоторыми фирмами (так называемая служба Dynamic DNS), стандарт на него пока не принят.

Во-вторых, нестабильность IP-адресов усложняет процесс управления сетью. Системы управления, основанные на протоколе SNMP, разработаны с расчетом на статичность IP-адресов. Аналогичные проблемы возникают и при конфигурировании фильтров маршрутизаторов, которые оперируют с IP-адресами.

Наконец, централизация процедуры назначения адресов снижает надежность системы: при отказе DHCP-сервера все его клиенты оказываются не в состоянии получить IP-адрес и другую информацию о конфигурации. Последствия такого отказа могут быть уменьшены путем использовании в сети нескольких серверов DHCP, каждый из которых имеет свой пул IP-адресов.

 

Система доменных имен DNS

DNS - это централизованная служба, основанная на распределённой базе отображений "доменное имя - IP-адрес". Она использует в своей работе протокол типа "клиент-сервер". DNS-серверы поддерживают распределённую базу отображений, а DNS-клиенты обращаются к серверам с запросами о разрешении доменного имени в IP-адрес.

Служба DNS использует текстовые файлы, которые администратор подготавливает вручную. Однако служба DNS хранит только часть имён сети, а не все имена. При росте количества узлов в сети проблема масштабирования решается созданием новых доменов и подддоменов имен и добавлением в службу DNS новых серверов.

Каждый DNS-сервер кроме таблицы отображений содержит ссылки на DNS-серверы своих поддоменов, которые связывают отдельные DNS-серверы в единую службу DNS. Ссылки представляют собой IP-адреса соответствующих серверов. Процедура разрешения DNS-имени во многом аналогична процедуре поиска файловой системой адреса файла по его символьному имени. Для доменных имен, так же как и для символьных имен файлов, характерна независимость именования от физического местоположения.

Существует две основные схемы разрешения DNS-имен. В первом варианте работу по поиску IP-адреса координирует DNS-клиент. Такая схема взаимодействия называется нерекурсивной или итеративной, когда клиент сам итеративно выполняет последовательность запросов к разным серверам имен. Так как эта схема загружает клиента сложной работой, то она применяется редко.

Во втором варианте реализуется рекурсивная процедура, в которой клиент перепоручает работу своему серверу. Практически все DNS-клиенты используют рекурсивную процедуру. Для ускорения поиска IP-адресов DNS-серверы широко применяют процедуру кэширования проходящих через них ответов, которые хранятся от нескольких часов до нескольких дней.

2. Лабораторное задание

Лабораторное задание состоит из индивидуальных заданий. Вариант индивидуального задания получите у преподавателя.

2.1. Индивидуальные задания

 

Выполнение индивидуального задания заключается в освоении способов IP адресации.

Задание 1. Установить связь с другим компьютером в сети и определить свой и его IP-адрес.

Задание 2. Установить связь с другим компьютером и определить маску локальной сети, подсети и домена в целом.

Задание 3. Исследовать IP-адрес, определить его структуру и преобразовать этот адрес из двоичного формата в десятичный.

Задание 4. Исследовать IP-адрес, определить его структуру и преобразовать этот адрес из десятичного формата в шестнадцатиричный.

Задание 5. Установить связь с другим компьютером и определить типы классов IP-адресов, применяемых в данной локальной сети, подсети и в домене в целом.

Задание 6. Исследовать реализация IP-адреса и определить маску подсетей.

 

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

·Цель работы.

·Теоретические сведения.

·Описание выполнения работы.

·Выводы по работе.

4. Контрольные вопросы:

 

1.Что представляет собой IP-адрес.

2. Что понимается под локальным адресом?

3. Как осуществляется преобразование IP-адреса из двоичного формата в десятичный.

4. Назовите классы IP-адресов.

5. Как определяется адрес назначения пакета?

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Часть 1.

Тема работы: Создание HTML-документа.

Цель работы: Научиться создавать файлы, содержащие элементы форматирования, предписанные языком HTML.

Теоретическая часть: HTML-документ — это просто текстовый файл с расширением *.htm или *.html).
Вот самый простой HTML-документ:

<html> <head> <title> Лабораторная 2. Пример 1. </title> </head> <body> <H1> Привет! </H1> <P> Это простейший пример HTML-документа. </P> <P> Этот html-файл может быть одновременно открыт и в блокноте, и в Internet Explorer'е. Сохранив изменения в блокноте, просто нажмите кнопку Reload ('перезагрузить') в Explorer'е, чтобы увидеть эти изменения. </P> </body> </html>

Вы можете посмотреть этот пример прямо сейчас.

Для удобства чтения в примере введены дополнительные отступы, однако в HTML это совсем не обязательно. Более того, браузеры просто игнорируют символы конца строки и множественные пробелы в HTML-файлах. Поэтому пример мог бы выглядеть вот так:

<html> <head> <title>Лабораторная 2. Пример 1.</title> </head> <body> <H1>Привет!</H1> <P>Это простейший пример HTML-документа.</P> <P>Этот html-файл может быть одновременно открыт и в блокноте, и в Internet Explorer'е. Сохранив изменения в блокноте, просто нажмите кнопку Reload ('перезагрузить') в Explorer'е, чтобы увидеть эти изменения.</P> </body> </html>

Как видно из примера, вся информация о форматировании документа сосредоточена в его фрагментах, заключенных между знаками "<" и ">". Такой фрагмент (например, <html>) называется меткой (по-английски — tag, читается "тег").

Большинство HTML-меток — парные, то есть на каждую открывающую метку вида <tag> есть закрывающая метка вида </tag> с тем же именем, но с добавлением "/".

Метки можно вводить как большими, так и маленькими буквами. Например, метки <body>, <BODY> и <Body> будут восприняты браузером одинаково.

Многие метки, помимо имени, могут содержать атрибуты — элементы, дающие дополнительную информацию о том, как браузер должен обработать текущую метку. Более подробно метки и их атрибуты рассмотрим в ходе выполнения лабораторной работы.

Ход работы: