DNS та DHCP сервера
DNS (Domain Name System) — система доменних імен) - комп'ютерна розподілена система для отримання інформації про домени. Найчастіше використовується для отримання IP- адреси на ім'я хоста, отримання інформації про маршрутизацію пошти, обслуговуючих вузлах для протоколів в домені(SRV- запис).
Зміст
Основи DNS
Як відомо, для звернення до хостів у мережі Internet використовуються 32-х розрядні IP-адреси, які однозначно ідентифікують будь-який мережевий комп'ютер у глобальній мережі. Однак для користувачів застосування IP-адрес при звернені до хостів не дуже зручне. Тому в Internet прийнято присвоювати імена всіх комп'ютерів в Мережі. Використання імен дає користувачеві можливість краще орієнтуватися в кіберпросторі. В Internet - куди простіше запам'ятати, наприклад, ім'я http://www.ferrari.it/, ніж чотирьох ланковий ланцюжок IP-адреси. Застосування в Internet мнемонічних, зрозумілих для користувачів імен породило проблему їх перетворення в IP-адреси. Таке перетворення необхідно, так як на мережному рівні адресація пакетів здійснюється не по іменах, а по IP-адресами, отже, для безпосередньої адресації повідомлень в Internet імена не пригодні. На ранньому етапі розвитку Internet, коли в мережу (тоді вона ще не називалася Мережа) було об'єднано невелику кількість комп'ютерів, Інформаційний центр мережі (Network Information Center, NIC) для вирішення проблеми перетворення імен в адреси завів спеціальний файл (файл hosts), в який вносилися імена і відповідні ним IP-адреси всіх хостів у мережі. Даний файл регулярно оновлювався і розповсюджувався по всій мережі. Але в міру розвитку Internet число хостів, об'єднаних в мережу, збільшувалася, і дана схема ставала все менш і менш працездатною. Тому була створена нова система перетворення імен, що дозволяє користувачеві в разі відсутності у нього інформації щодо відповідності імен і IP-адрес отримати необхідні відомості від найближчого інформаційно-пошукового сервера (DNS сервер). Ця система одержала назву системи імен доменів - DNS (Domain Name System).
Для реалізації системи DNS був створений спеціальний мережевий протокол - DNS. Крім того, в мережі створювалися спеціальні виділені інформаційно-пошукові сервери - DNS-сервери. Пояснимо основне завдання, вирішуване службою DNS. У сучасній Мережі хост при зверненні до віддаленого сервера звичайно обізнаний тільки про його імені і не знає IP-адреси, який необхідний для безпосередньої адресації. Отже, перед хостом виникає стандартна проблема віддаленого пошуку: по імені віддаленого хоста знайти його IP-адресу. Вирішенням цієї проблеми і займається служба DNS на базі протоколу DNS.
Ключові характеристики DNS
DNS має наступні характеристики:
- Розподіленність адміністрування. Відповідальність за різні частини ієрархічної структури несуть різні люди або організації.
- Розподіленність зберігання інформації. Кожен вузол мережі в обов'язковому порядку повинен зберігати тільки ті дані, які входять в його зону відповідальності і(можливо) адреси кореневих DNS- серверів.
- Кеширование інформації. Вузол може зберігати деяку кількість даних не зі своєї зони відповідальності для зменшення навантаження на мережу.
- Ієрархічна структура, в якій усі вузли об'єднані в дерево, і кожен вузол може або самостійне визначати роботу нижчестоячих вузлів, або делегувати (передавати) їх іншим вузлам.
- Резервування. За зберігання і обслуговування своїх вузлів(зон) відповідають(зазвичай) декілька серверів, розділені як фізично, так і логічно, що забезпечує збереження даних і продовження роботи навіть у разі збою одного з вузлів.
Додаткові можливості
- підтримка динамічних оновлень
- захист даних(DNSSEC) і транзакцій(TSIG)
- підтримка різних типів інформації
Термінологія і принципи роботи
Ключовими поняттями DNS є:
- Доменне ім'я (|domain - область) - вузол в дереві імен, разом з усіма підлеглими йому вузлами(якщо такі є), тобто іменована гілка або поддерево в дереві імен. Структура доменного імені відбиває порядок дотримання вузлів в ієрархії; доменне ім'я читається зліва направо від молодших доменів до доменів вищого рівня(в порядку підвищення значущості), кореневим доменом усієї системи є точка('.'), нижче йдуть домени першого рівня(географічні або тематичні), потім - домени другого рівня, третього і т. д. (наприклад, для адреси ru.wikipedia.org домен першого рівня - org, другого wikipedia, третього ru). На практиці точку у кінці імені часто опускають, але вона буває важлива у випадках розділення між відносними доменами і FQDN (Fully Qualifed Domain Name, повне певне ім'я домена).
Простір імен DNS має структуру, зовні схожу на файлову систему Unix.
| Домен | Опис |
|---|---|
| com | Комерційні організації |
| edu | Учбові організації |
| gov | Урядові організації США |
| int | Міжнародні організації |
| mil | Військові організації США |
| net | Мережі |
| org | Інші організації |
Кожен вузол має позначку довжиною до 63 символів. Корінь дерева це спеціальний вузол без позначки. Мітки можуть містити великі літери або маленькі. Ім'я домену (domain name) для будь-якого вузла в дереві - це послідовність міток, яка починається з вузла виступає в ролі кореня, при цьому мітки розділяються крапками. Кожен вузол дерева повинен мати унікальне ім'я домену, проте однакові мітки можуть бути використані в різних точках дерева.
Ім'я домену, яке закінчується крапкою, називається абсолютним ім'ям домену (absolute domain name) або повним ім'ям домену. Якщо ім'я домену не закінчується на крапку, мається на увазі, що ім'я має бути завершено. Як буде закінчено ім'я, залежить від використовуваного програмного забезпечення DNS. Якщо незакінчену ім'я складається з двох або більше позначок, його можна сприймати як закінчену чи повне; інакше праворуч від імені повинен бути доданий локальний суфікс.
Домени верхнього рівня поділені на три зони:
- "arpa" це спеціальний домен, використовуваний для зіставлення адреса - ім'я
- Сім 3-символьних доменів називаються загальними (generic) доменами. У деяких публікаціях вони називаються організаційними (organizational) доменами.
- Усі 2-символьні домени, засновані на кодах країн, можна знайти в ISO 3166. Вони називаються доменами країн (country), або географічними (geographical) доменами.
DHCP
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамічної конфігурації вузла) — це мережний протокол, що дозволяє комп'ютерам автоматично одержувати IP-адресу й інші параметри, необхідні для роботи в комп'ютерна мережа|мережі TCP/IP. Для цього комп'ютер звертається до спеціального серверу, під назвою сервер DHCP. Мережевий адміністратор може задати діапазон адрес, що розподіляють серед комп'ютерів. Це дозволяє уникнути ручного настроювання комп'ютерів мережі й зменшує кількість помилок. Протокол DHCP використовується в більшості великих мереж TCP/IP.
DHCP є розширенням протоколу BOOTP, що використовувався раніше для забезпечення бездискова робоча станція|бездискових робочих станцій IP-адресами при їхньому завантаженні. DHCP зберігає зворотну сумісність з BOOTP.
Стандарт протоколу DHCP був прийнятий у жовтні 1993 року. Остання версія протоколу березень 1997 року. Нова версія DHCP, призначена для використання в середовищі IPv6, зветься DHCPv6.
Способи розподілу IP-адрес
Ручний розподіл. При цьому способі мережевий адміністратор зіставляє апаратну адресу (для Ethernet мереж це MAC-адреса) кожного клієнтського комп'ютера певні IP-адресі. Фактично, даний спосіб розподілу адрес відрізняється від ручної настройки кожного комп'ютера лише тим, що відомості про адреси зберігаються централізовано (на сервері DHCP), і тому їх простіше змінювати при необхідності.
Автоматичний розподіл. При даному способі кожного комп'ютера на постійне використання виділяється довільний вільний IP-адреса з визначеного адміністратором діапазону.
Динамічний розподіл. Цей спосіб аналогічний автоматичного розподілу, за винятком того, що адреса видається комп'ютера не на постійне користування, а на певний термін. Це називається орендою адреси. Після закінчення терміну оренди IP-адреса знову вважається вільною, і клієнт зобов'язаний запитати нову (вона, втім, може виявитися тією же самою). Крім того, клієнт сам може відмовитися від отриманого адреси.
Етапи процесу отримання IP-адреси від DHCP-сервера
1. Виявлення DHCP
Спочатку клієнт виконує широкомовний запит по всій фізичної мережі з метою виявити доступні DHCP-сервери. Він відправляє повідомлення типу DHCPDISCOVER, при цьому в якості IP-адреси джерела вказується 0.0.0.0 (так як комп'ютер ще не має власного IP-адреси), а в якості адреси призначення - широкомовна адресу 255.255.255.255. Клієнт заповнює кілька полів повідомлення початковими значеннями: У полі xid поміщається унікальний ідентифікатор транзакції, який дозволяє відрізняти цей процес отримання IP-адреси від інших, що протікають в той же час. У полі chaddr поміщається апаратна адреса (MAC-адресу) клієнта. У поле опцій вказується останній відомий клієнту IP-адресу. У даному прикладі це 192.168.1.100. Це необов'язково і може бути проігноровано сервером. Повідомлення DHCPDISCOVER може бути поширене за межі локальної фізичної мережі за допомогою спеціально налаштованих агентів ретрансляції DHCP, що перенаправляє надходять від клієнтів повідомлення DHCP серверів в інших підмережах.
2. Пропозиція DHCP
Отримавши повідомлення від клієнта, сервер визначає необхідну конфігурацію клієнта згідно із зазначеними мережевим адміністратором настройками. В даному випадку DHCP-сервер згоден з замовленим клієнтом адресою 192.168.1.100. Сервер відправляє йому відповідь (DHCPOFFER), в якому пропонує конфігурацію. Пропонований клієнту IP-адреса вказується в полі yiaddr. Інші параметри (такі, як адреси маршрутизаторів і DNS-серверів) вказуються у вигляді опцій у відповідному полі. Це повідомлення DHCP-сервер відправляє хосту, що відправив DHCPDISCOVER, на його MAC, за певних обставин повідомлення може поширюватися як широкомовна розсилка. Клієнт може отримати кілька різних пропозицій DHCP від різних серверів; з них він повинен вибрати те, що його «влаштовує».
3. Запит DHCP
Вибравши одну з конфигурацій, запропонованих DHCP-серверами, клієнт відправляє запит DHCP (DHCPREQUEST). Він розсилається широкомовно; при цьому до опцій, вказаних клієнтом в повідомленні DHCPDISCOVER, додається спеціальна опція — ідентифікатор сервера — що вказує адресу DHCP-сервера, обраного клієнтом (в даному випадку — 192.168.1.1).
4. Підтвердження DHCP
Нарешті, сервер підтверджує запит і відправляє це підтвердження (DHCPACK) клієнту. Після цього клінєт має налаштувати свій мережевий інтерфейс, використовуючи отримані опції.
Структура повідомлень DHCP
| Поле | Опис | Довжина (в байтах) |
|---|---|---|
| op | Тип повідомлення. Наприклад може приймати значення: BOOTREQUEST (1, запит від клєнта до сервера) и BOOTREPLY (2, відповідь від сервера клієнту). | 1 |
| htype | ти апаратної адреси. Допутстимі значення описані в RFC «Assigned Numbers». Наприклад, для MAC-адреса Ethernet 10 Мбит/с це поле приймає значення 1. | 1 |
| hlen | Довжина апаратної адреси в байтах. Для MAC-адреса Ethernet — 6. | 1 |
| hops | Кількість проміжних маршрутизаторів (так званих агентів ретрансляції DHCP), через які пройшло повідомлення. Клієнт встановлює це значення в 0. | 1 |
| xid | Унікальний ідентифікатор транзакцїх, генерований клєнтом на початку процесу отримання адреси. | 4 |
| secs | Час в секундах з початку процеса отримання адреси. | 2 |
| flags | Поле для прапорців — спецільних параметрів протокола DHCP. | 2 |
| ciaddr | IP-адреса клієнта. Заповнюється тільки в тому випадку, якщо клієнт вже має особисту IP-адресу і здатний відповідати на запити ARP. | 4 |
| yiaddr | Нова IP-адреса клієнта, запропонований сервером. | 4 |
| siaddr | IP-адреса сервера. Повертається в пропозиції DHCP (див. нижче). | 4 |
| giaddr | IP-адреса агента ретрансляції, якщо він приймав участь в процесі доставки повідомлення DHCP до сервера. | 4 |
| chaddr | Аппарата адреса (як правило, MAC-адрес) клієнта. | 16 |
| sname | Необов"язкове і"мя сервера у вигляді нуль-терминированной строки. | 64 |
| file | Необов"язкове ім"я файла на сервері, яке використовується при дистанційному завантаженні. Як і sname, представлено у вигляді нуль-термінованого рядка. | 128 |
| options | Поле опції DHCP. Тут вказуються різноманітні додаткові параметри конфігурації. На початку цього поля вказуються чотири особливих байта зі значеннями 99, 130, 83, 99, що дозволяють серверу визначити наявність цього поля. Поле мати змінну довжину, проте DHCP-клієнт повинен бути готовий прийняти повідомлення розміром 576 байт. | змінна |
Строк оренди IP-адреси
DHCP присвоює IP-адреси на певний термін, "здає в оренду". По закінчення половини цього строку клієнт відправляє DHCP-серверу пряме сполучення із запитом про відновлення оренди. Якщо сервер доступний, він її продовжує. В іншому випадку клієнт знову посилає запит по витікання половини залишку інтервалу, і так далі. Якщо термін оренди 3 дні (72 години), то клієнт намагається відновити його через 36 год, 54 год і 63 ч. Нарешті, клієнт відправляє широкомовний запит до всіх DHCP-серверів. Якщо до закінчення терміну оренди клієнт не знаходить сервер, комп'ютер втрачає з'єднання з TCP / IP-мережею.
Переваги DHCP
DHCP-сервер дає адміністратору ряд переваг. Головне - економія часу, що виникає за рахунок відмови від ручного конфігурування кожної машини. Нові комп'ютери часто поставляються з попередньо встановленою ОС. Якщо такий комп'ютер вже налаштований в якості DHCP-клієнта, ви можете підключити його до мережі, і йому відразу ж буде автоматично присвоєно IP-адресу. Якщо ні, то програма інсталяції NT при отриманні позитивної відповіді на відповідне питання сама сконфігурує систему, як DHCP-клієнт. Якщо ви привласнюєте IP-адреси вручну, вам необхідно зберігати список вже виданих адрес. Адміністратори нерідко носять такі списки з собою, тому що вони можуть знадобитися їм при конфігуруванні нових комп'ютерів. Якщо на підприємстві кілька адміністраторів, їм доводиться ще й координувати один з одним присвоєння адрес. DHCP знає, яким комп'ютерам які адреси привласнені. Адміністраторам більше не доведеться побоюватися друкарських помилок при введенні адрес і випадкового призначення одного й того ж адреси декількох комп'ютерів.
Первинне привласнення IP-адреси - не єдине, на чому економиться час. DHCP спрощує і інші адміністративні завдання. Зокрема, ви з легкістю зможете переміщати комп'ютер з однієї підмережі в іншу. При необхідності передати кому-небудь комп'ютер з нього можна буде попередньо скопіювати конфігураційні файли на інший. Якщо не користуватися DHCP, то обидва комп'ютери мали б в результаті один і той же IP-адресу. DHCP усуває цю проблему і скорочує кількість звернень в службу підтримки.
Є у DHCP переваги і для користувачів. Користувачі ноутбуків, наприклад, не зможуть підключитися до мережі, якщо адреси видаються вручну. Однак клієнти, які підтримують DHCP, по підключенні одразу ж отримують нові дійсні IP-адреси.
Крім того, DHCP дозволяє здійснювати спільне використання IP-адрес. Припустимо, у вас є 50 вільних адрес і відділ збуту зі штатом у 100 чоловік. Співробітники відділу проводять в офісі всього 1-2 дні на тиждень; таким чином, одночасно до мережі завжди підключені тільки 30-40 комп'ютерів. Кожного разу при підключенні до мережі співробітник отримує IP-адресу. Після відключення система відновлює адресу, щоб видати його наступному користувачеві.
Якщо ряд мобільних користувачів ділять між собою кілька IP-адрес, деяке їх кількість можна зарезервувати для тих, кому вони найбільше потрібні. Відкрийте діалог DHCP Manager, виберіть Scope, Add Reservations. Таким чином ви зможете зарезервувати адресу для комп'ютера з певним мережним адаптером. Це може створити труднощі, якщо користувачі поміняються адаптерами. Резервування має свої відмінності від присвоєння фіксованого IP-адреси. Резервування так само дає користувачеві можливість підключатися до мережі в різних відділах, але адреса в залежності від місця розташування може змінюватись.
