پروتکل DHCP چیست و چه اهمیتی دارد؟

پروتکل dhcp چیست؟ زمانی که شما اینترنت دستگاه خود را روشن می‌کنید یا با کمک فیلتر شکن به شبکه وصل می‌شوید، شبکه مورد نظر به صورت خودکار از آی پی متفاوتی استفاده می‌کند. برای اینکه با هر بار اتصال دستگاه، یک آی پی خاص به شما تعلق بگیرد، باید از پروتکل DHCP استفاده کنید. روی کار آمدن این فناوری باعث شد تغییرات بسیار زیادی در سرعت اتصال به اینترنت یا شبکه به وجود بیاید.

 اگر پروتکل پیکربندی میزبان پویا (DHCP) به وجود نمی‌آمد، مدیران هر شبکه باید به صورت دستی آدرس‌های آی پی را جدا می‌کردند؛ این کار بسیار وقت گیر بود. علاوه بر این امکان ایجاد خطا و مشکل در زمان جدا کردن آدرس‌های آی پی وجود داشت. بنابراین سعی شد با ایجاد یک پروتکل خاص این مشکل برطرف شود.

 پروتکل DHCP چیست و چگونه کار می کند؟

قبل از هر چیزی باید ببینیم پروتکل DHCP چیست و عملکرد آن چگونه است. این پروتکل یک مکانیسم برای تخصیص دادن آدرس‌های آی پی به هاست‌های ثابت و متحرک است که به صورت سیمی یا بدون سیم به شبکه متصل می‌شود.

• زمانی که یک دستگاه بخواهد به شبکه متصل شود یا به آن دسترسی داشته باشد، ابتدا باید از پروتکل پیکربندی میزبان پویا کمک بگیرد.
• این پروتکل درخواستی را برای آدرس آی پی ارسال می‌کند که توسط سرور دریافت می‌شود.
• سرور با دریافت درخواست، پاسخ خود را به صورت یک آی پی برای دستگاه ارسال می‌کند.
• به این ترتیب برای دستگاه می‌تواند با آی پی مخصوص به خود، به شبکه متصل شود. البته باید این موضوع را نیز بیان کنیم که سرور با ارائۀ آدرس آی پی به دستگاه، روی آن نظارت کامل دارد. بنابراین زمانی که شما دستگاه خود را خاموش می‌کنید، سرور آدرس آی پی خود را پس می‌گیرد. اگر در زمانی دیگر بخواهید مجدداً به شبکه متصل شوید، سرور آدرس آی پی جدیدی را به شما خواهد داد.

 تمامی این موارد به کمک پروتکل پیکربندی میزبان پویا مدیریت می‌شود. البته این پروتکل وظایف دیگری نیز دارد. مثلاً آدرس ورود پیش فرض و سرور یا نام دامنه را نیز در زمان اتصال به شبکه به دستگاه اختصاص می‌دهد.

پروتکل DHCP به چه درد می‌خورد؟

روی شبکه‌های مبتنی بر TCP/IP هر دستگاه باید یک آدرس یونی کسب منحصربه‌فرد برای دسترسی به شبکه و منابع آن داشته باشد. بدون DHCP، آدرس‌های IP رایانه‌های جدید یا رایانه‌هایی که از یک زیرشبکه به شبکه دیگر منتقل می‌شوند باید به صورت دستی پیکربندی شوند. آدرس‌های IP رایانه‌هایی که از شبکه حذف می‌شوند هم باید به صورت دستی بازیابی شوند. اما این پروتکل همه‌چیز را عوض می‌کند.

با DHCP، کل این فرآیند به صورت خودکار و مرکزی مدیریت می‌شود. سرور DHCP مجموعه‌ای از آدرس ip ها را حفظ کرده و هنگام راه‌اندازی شبکه، آدرس را به کلاینت‌های فعال DHCP اجاره می‌دهد. از آنجایی که آدرس‌های IP به جای آنکه ثابت باشد (به‌طور دائم اختصاص داده شده باشند)، پویا (اجاره‌ای) هستند، آدرس‌هایی که دیگر استفاده نمی‌شوند به طور خودکار برای تخصیص مجدد به استخر بازگردانده می‌شوند.

مدیر شبکه، سرورهای DHCP می‌سازد که اطلاعات پیکربندی TCP/IP را حفظ و پیکربندی آدرس را به مشتریان دارای DHCP فعال ارائه می‌کند. اطلاعات پیکربندی روی یک پایگاه داده ذخیره می‌شود که عبارت است از:

• پارامترهای پیکربندی TCP/IP معتبر برای همه کلاینت‌های شبکه.
• آدرس‌های IP معتبر که برای تخصیص به مشتریان در یک استخر نگهداری می‌شوند.
• آدرس های IP رزروشده مرتبط با سرویس گیرندگان DHCP خاص.
• مدت اجاره؛ همان مدت‌زمانی که آدرس IP می‌تواند توسط یک کاربر استفاده شود.

نحوه دقیق عملکرد پروتکل DHCP

در توضیح نحوه عملکرد DHCP می‌توان گفت این پروتکل روی لایه برنامه کار می‌کند تا به صورت پویا آدرس IP را به کلاینت اختصاص دهد. این اتفاق از طریق تبادل یک سری پیام به نام تراکنش‌های DHCP یا مکالمه DHCP رخ می‌دهد.

• DHCP Discovery: سرویس‌گیرنده برای کشف سرورهای DHCP پیام‌هایی منتشر می‌کند. کامپیوتر کلاینت بسته‌ای را به مقصد برادکست پیش‌فرض 255.255.255.255 یا آدرس سابنت برادکست خاصی ارسال می‌کند. 255.255.255.255 یک آدرس برادکست ویژه به معنی «همین شبکه» است و برای ارسال بسته به همین شبکه‌ای که به آن متصل هستید، استفاده می‌شود.
• DHCP Offer: هنگامی که سرور DHCP پیام DHCP Discover را دریافت می‌کند، با ارسال پیام پیشنهادی به کلاینت، یک آدرس IP را به مشتری پیشنهاد می‌کند. اطلاعات آدرس IP پیشنهادی، آدرس IP سرور، آدرس MAC مشتری، سابنت ماسک، گیت پیش فرض، آدرس DNS و اطلاعات اجاره همراه این پیام ارسال خواهد شد.
• DHCP Request: در بیشتر موارد، کلاینت می‌تواند چند پیشنهاد DHCP داشته باشد؛ چون معمولا روی یک شبکه تعداد زیادی سرور DHCP وجود دارد که اگر آدرس‌دهی IP یک سرور با مشکل مواجه شد، سرورهای دیگر نسخه پشتیبان تهیه کنند. اما کلاینت فقط می‌تواند یک پیشنهاد DHCP را بپذیرد. او در پاسخ به این درخواست پیامی ارسال می کند و یکی از آدرس‌ها را درخواست می‌کند. در این مرحله تمام آدرس‌های دیگر از سرورهای DHCP باقیمانده برداشته شده و به مجموعه آدرس‌های IP موجود بازگردانده می‌شوند.
• DHCP Acknowledgment: در آخر سرور سپس پیغام تصدیق یا «Acknowledgment» را برای کلاینت می‌فرستد و اجاره DHCP را تأیید می‌کند. باقی پیکربندی‌های درخواستی کلاینت نیز برای او ارسال می‌شود. در این مرحله پیکربندی IP تکمیل شده و کلاینت می‌تواند از تنظیمات IP جدید استفاده کند.

مزایای پروتکل DHCP

تعداد مزایای این پروتکل بسیار زیاد است. ولی در این قسمت بخشی از مزایا و فواید استفاده از این پروتکل را برای شما بیان می‌کنیم:

1.پیکر بندی آدرس IP

یکی از مهمترین مزایای استفاده از پروتکل DHCP، پیکربندی آدرسIP است.  شما نمی‌توانید هیچ دو کاربری را پیدا کنید که از یک آدرس آی پی یکسان استفاده کنند. علاوه بر این، آدرس آی پی که توسط سرور یا پروتکل به شما تعلق می‌گیرد، مطمئن و قابل اعتماد است. اگرچه بعد از خاموش شدن دستگاه، دیگر به این آدرس دسترسی نخواهید داشت. معمولاً امکان ندارد که دو کاربر متفاوت به یک آدرس آی پی متصل شوند. زیرا بین اتصال به شبکه تداخل به وجود می‌آید.

2.حذف خطای انسانی

یکی دیگر از مهمترین مزایای این پروتکل، حذف خطای انسانی است. اگر پرسنل نیروهای انسانی بخواهند آدرس آی پی مربوط به هر دستگاه را وارد کنند، اشتباهات بسیار زیادی به وجود می‌آید. به عنوان مثال ممکن است یکی از افراد آدرس آی پی را اشتباه وارد کند یا در نوشتن آدرس غلط املایی داشته باشد.

3.کاهش مدیریت بر شبکه

پروتکل DHCP فعالیت خود را به صورت متمرکز و خودکار انجام می‌دهد. بنابراین نیازی به مدیریت و نظارت روی هر شبکه نیست. این پروتکل به شکل کاملاً خودکار باعث اتصال دستگاه به شبکه می‌شود و با سرعت بسیار زیادی یک آی پی خاص را در اختیار دستگاه قرار می‌دهد.

4.قابلیت تحرک

همیشه دستگاه‌هایی که به شبکه متصل می‌شوند ثابت نیستند. گاهی اوقات دستگاه‌ها قابلیت حمل و نقل داشته و جابجا می‌شوند. به عنوان مثال زمانی که شما با گوشی تلفن همراه به شبکه متصل می‌شوید، ممکن است در حال جابجایی باشید و این پروتکل باید قابلیت تحرک داشته باشد و با فاکتور گرفتن از موقعیت مکانی شما، یک آی پی خاص را به دستگاه شما اختصاص دهد.

5. بهینه سازی آدرس IP

این پروتکل نه تنها قادر است آدرس‌های آی پی را به دستگاه تخصیص دهد، بلکه به شکل کاملاً خودکار در زمان خاموش شدن دستگاه، این آدرس‌ها را پس می‌گیرد. زمانی که کاربری برای استفاده از آی پی وجود نداشته باشد، این پروتکل قادر است آدرس آی پی را به منبع بازگرداند.

اجزای پروتکل DHCP

اگر می‌خواهید اطلاعات بیشتری راجع به این پروتکل داشته باشید، ابتدا باید در رابطه با قسمت‌های مختلف این پروتکل اطلاعاتی را به دست بیاورید که در ادامه برای شما بیان می‌کنیم‌.

 1.سرور DHCP

این بخش از پروتکل، پیکربندی میزبان پویا در واقع وظیفه اجرای سرویس پروتکل را برعهده دارد. زمانی که دستگاه قصد ورود به شبکه داشته باشد، ابتدا پروتکل پیکربندی میزبان پویا درخواست آی پی را برای سرور ارسال می‌کند. سرور آدرس آی پی مورد نظر را از منبع جدا کرده و اطلاعات مربوط به آن را در خود نگه می‌دارد. در زمانی که دیگر کاربر قصد اتصال به شبکه را نداشته باشد، سرور آدرس آی پی را پس می‌گیرد.

2.کلاینت DHCP

کلاینت بخشی از پروتکل پیکربندی میزبان پویاست که به صورت پیش فرض برای دریافت اطلاعات طراحی و پیکربندی شده است. یعنی زمانی که سرور آدرس آی پی را در اختیار دستگاه قرار دهد، بلافاصله کلاینت اطلاعات پیکربندی را از سرور درخواست می‌کند. کلاینت را می‌توان روی رایانه، دستگاه تلفن همراه یا اینترنت اشیا نصب کرد. به کمک کلاینت تمامی آدرس‌ها و اطلاعات آنها حفظ می‌شود.

3.مجموعه آدرس IP

مهمترین بخش در پروتکل پیکربندی میزبان پویا، مجموعه آدرس آی پی است. این مجموعه آدرس در دسترس کلاینت قرار دارد. چندین آدرس مختلف به هر پروتکل تعلق می‌گیرد و پروتکل قادر است هر بار یک آدرس آی پی را از منبع جدا کند و در اختیار دستگاه قرار دهد.

 4.زیر شبکه

تمامی شبکه‌های آی پی خود از بخش‌های کوچک‌تری تشکیل می‌شوند که زیر شبکه نام دارد. زیر شبکه‌ها وظیفۀ کمک به مدیریت شبکه و اجرای درست آدرس دهی را بر عهده دارند.

5.اجاره DHCP

هر سرویس گیرنده که از طریق دستگاه به شبکه متصل شده است، برای مدت زمان خاصی اجازه اتصال به آی پی را دارد. اطلاعات آدرس آی پی برای محدوده زمانی خاصی در اختیار پروتکل قرار می‌گیرد. زمانی که مشتری برای مدت زمان بسیار طولانی از آدرس آی پی استفاده کند، باید از طریق روش‌های خاصی محدوده زمانی را تمدید کند.

6.رله DHCP

رله در واقع یک روتر است که با کلاینت در ارتباط است و وظیفۀ پیکربندی شبکه و حفظ اطلاعات آدرس آی پی را برعهده دارد. رله می‌تواند به متمرکز کردن سرورهای شبکه کمک کند.

مقاله روتر چیست را از دست ندهید.

اختصاص آدرس های IP در پروتکل DHCP

در حالی که به طور کامل در رابطه با تعریف پروتکل DHCP و اجزای آن صحبت کردیم، سوالی که برای بسیاری از افراد پیش می‌آید این است که چگونه یک کاربر در ابتدا بدون داشتن آدرس آی پی به شبکه متصل می‌شود یا آدرس‌های آی پی چگونه به هر دستگاه تعلق می‌گیرد.

در واقع با وجود اینکه فرآیند اتصال به شبکه بسیار ساده و سریع است، اما عوامل مختلف و پیچیده‌ای دست به دست یکدیگر می‌دهند تا در نهایت آدرس آی پی به دستگاه تعلق بگیرد. قبل از هرچیزی، شما باید بدانید بخش‌های مهم دستگاه مثل کلاینت به صورت پیش فرض فعال هستند.

• زمانی که یک کاربر قصد اتصال به شبکه را داشته باشد، دستگاه کاربر یک پیام برای پروتکل ارسال می‌کند.
• این پیام حاوی درخواست آی پی است.
• شبکه این درخواست را به سرور منتقل می‌کند.
• سرور از منبع یک آدرس آی پی مناسب جدا می‌کند و به همراه نسخه پشتیبان برای کاربر ارسال می‌کند.
• در نهایت سرور پیامی را برای شبکه ارسال می‌کند که حاوی تایید آدرس آی پی است.

 همه این مراحل بدون نیاز به نیروی انسانی و به صورت کاملا خودکار انجام می‌شود. همچنین سرعت انجام این مراحل بسیار بالاست. به گونه‌ای که کاربر در کوتاه‌ترین زمان ممکن به شبکه متصل می‌شود.

نحوه کنترل زمان اجاره در پروتکل DHCP

فعالیت پروتکل پیکربندی میزان پویا، کاملاً خودکار است. به همین دلیل از قبل دستورات لازم و زمان اجاره آدرس‌های آی پی در این پروتکل قرار داده شده است. هر بار که سرور یک آدرس آی پی را در اختیار کاربر قرار می‌دهد، مدت زمان اجاره آن را نیز تعیین می‌کند. به این مدت زمان، زمان اجاره گفته می‌شود.

• هنگامی که مدت اجاره منقضی شود، کاربر دیگر اجازه استفاده از آدرس آی پی را ندارد و به صورت خودکار از شبکه خارج می‌شود.
• در برخی از سیستم‌های بزرگتر کاربران باید با پشتیبانی پروتکل تماس بگیرند و مدت زمان اجاره آی پی را تمدید کنند.
• گاهی اوقات ممکن است پشتیبانی از سرور پروتکل به کاربران پاسخ ندهد. به همین دلیل باید درخواست تمدید اجاره خود را پیگیری کند تا در نهایت آدرس آی پی به او تعلق بگیرد.
• همچنین زمانی که کاربر بعد از استفاده از آدرس آی پی دستگاه خود را خاموش کند، اجاره نامه به صورت خودکار به پایان می‌رسد. سپس آدرس آی ‌پی آزاد می‌شود و در اختیار مشتری دیگری قرار می‌گیرد یا به منبع باز می‌گردد.

برای اطلاعات بیشتر، مقاله pppoe چیست را مطالعه کنید.

عملکرد کلی شبکه DHCP

بعد از اینکه ارتباط بین سرور و پروتکل برقرار شد، آدرس آی پی در اختیار دستگاه قرار می‌گیرد. اما این تنها چیزی نیست که سرور بعد از اتصال به شبکه برای مشتری فراهم می‌کند. برخی دیگر از پارامترهای اضافی نیز برای حفظ امنیت و کارایی بهتر در اختیار کاربران قرار خواهد گرفت. در ادامه این پارامترها را برای شما بازگو می‌کنیم.

1.دروازه پیش فرض

این دروازه باعث انتقال داده‌ها بین شبکه محلی و اینترنت می‌شود. همانطور که در ابتدای این مقاله بیان شد، اطلاعات مربوط به آدرس آی پی در کلاینت حفظ و نگهداری می‌شود. ورود اطلاعات و انتقال آن بین بخش‌های مختلف پروتکل با کمک دروازه پیش فرض انجام می‌شود.

2. پوشش زیر شبکه

 زیر شبکه در پروتکل پیکربندی میزبان پویا، وظیفه کمک به بخش‌های مختلف شبکه را بر عهده دارد. پوشش زیر شبکه برای جداسازی آدرس میزبان و اطلاعات آدرس مورد استفاده قرار می‌گیرد.

3. سرور DNS

سرور DNS قادر است نام دامنه را به آدرس آی پی ترجمه کند. به همین دلیل است که آدرس آی پی به صورت رشته‌های طولانی از اعداد و ارقام نشان داده می‌شود.

 4.محدوده ها و کلاس های کاربری آدرس های IP

درست است که پروتکل پیکربندی میزبان پویا می‌تواند با سرعت بسیار زیادی آدرس آی پی را در اختیار دستگاه قرار دهد، اما این کار به صورت تصادفی انجام نمی‌شود. اختصاص یافتن آدرس آی پی به یک دستگاه به صورت کاملا تنظیم شده و با مدیریت پروتکل انجام می‌شود. پروتکل‌ کاربر را به شبکه متصل می‌کند و پارامترهای شبکه را به یک دستگاه خاص اختصاص می‌دهد.

قبل از انجام این کار ابتدا پروتکل برخی از پارامترهای زیر شبکه را بررسی می‌کند تا مناسب‌ترین آدرس آی پی را برای دستگاه کاربر انتخاب کند. آدرس‌های آی پی با ویژگی‌ها و محدوده‌های مختلفی در اختیار سرور قرار گرفته است. بنابراین سرور قادر است بهترین نوع آدرس آی پی را برای دستگاه انتخاب کند.

مطالعه مقاله انواع سرویس‌های رایانش ابری از دست ندهید.

مزایا و معایب استفاده از سرور DHCP

• یکی از مهمترین مزایای استفاده از این پروتکل، این است که آی پی‌ها با سرعت بسیار بالایی به کاربران اختصاص داده می‌شود.
• همچنین امکان ایجاد تداخل میان آدرس آی پی‌ها وجود نخواهد داشت.
• این پروتکل برای کاربرانی که از دستگاه‌های متحرک استفاده می‌کنند بسیار مفید است.

 پروتکل پیکربندی میزبان پویا در عین داشتن مزایا دارای معایبی نیز می‌باشد.

• یکی از مهمترین معایب این پروتکل، نداشتن یک آی پی ثابت و مشخص است. به همین دلیل این کاربران نمی‌توانند به صورت همیشگی از یک آدرس آی پی استفاده کنند.
• همچنین برای نگهداری و حفظ پروتکل پیکربندی میزبان پویا باید هزینه بسیار زیادی پرداخت شود.

مطالعه مقاله همه پروتکل‌ های شبکه از دست ندهید.

سخن پایانی

در این مقاله به طور کامل بیان شد که پروتکل dhcp چیست و عملکرد آن چگونه است. همچنین در رابطه با اجزای این پروتکل و ویژگی‌های آن صحبت شد. از زمانی که پروتکل پیکربندی میزبان پویا به وجود آمده است، سرعت اتصال کاربران به شبکه افزایش پیدا کرده است.

 همچنین مشکلاتی مثل تداخل در اتصال کاربران به شبکه، دیگر وجود نخواهد داشت.‌ اگرچه این پروتکل ابعاد بسیار کوچک‌تری نسبت به باقی برنامه‌های نرم‌افزاری دارد، اما امروزه در روترها، ویندوز یا حتی در برخی از سیستم‌های خانگی نیز وجود دارد. بسیاری از کاربران بدون اینکه بدانند به صورت خودکار از این سیستم و عملکرد آن استفاده می‌کنند.