كيف تحصل الأجهزة على عنوان IP من DHCP: شرح تفصيلي
المقدمة
تعتبر DHCP (بروتوكول التهيئة الديناميكية للمضيفين) واحداً من البروتوكولات الأساسية في شبكات الحاسوب، حيث يتيح للأجهزة الحصول على إعدادات الشبكة بشكل ديناميكي وسهل دون الحاجة إلى التهيئة اليدوية. يوفر DHCP عناوين IP وأقنعة الشبكة الفرعية (Subnet Masks) وعناوين البوابات الافتراضية (Default Gateways) وخوادم DNS بشكل تلقائي، مما يبسط إدارة الشبكات بشكل كبير.
في هذا المقال، سنقوم بشرح العملية التقنية بالتفصيل الكامل، بدءاً من تشغيل الجهاز حتى استلامه لعنوان IP عبر DHCP.
ما هو DHCP؟
DHCP هو اختصار لـ Dynamic Host Configuration Protocol، وهو بروتوكول يُستخدم لتوزيع عناوين IP على الأجهزة داخل الشبكة. يعمل DHCP وفق نموذج العميل/الخادم (Client/Server)، حيث يتصل الجهاز العميل بخادم DHCP للحصول على إعدادات الشبكة.
أهداف DHCP
- توفير عناوين IP ديناميكية: تقليل الجهد اليدوي اللازم لتوزيع وإدارة عناوين IP.
- إعادة استخدام عناوين IP: تحرير العناوين غير المستخدمة وإعادة توزيعها.
- التقليل من أخطاء التهيئة: تجنب الأخطاء الناتجة عن إدخال الإعدادات يدوياً.
- تقديم إعدادات الشبكة الأخرى: مثل DNS والبوابة الافتراضية وخيارات الشبكة الأخرى.
المكونات الرئيسية لـ DHCP
1. خادم DHCP (DHCP Server)
هو الجهاز المسؤول عن تخصيص عناوين IP وتقديم إعدادات الشبكة إلى العملاء. يمكن أن يكون خادم DHCP جهازاً مستقلاً أو جزءاً من جهاز توجيه (Router).
2. العميل (Client)
هو الجهاز الذي يحتاج إلى عنوان IP للاتصال بالشبكة.
3. النطاق (Scope)
النطاق هو مجموعة من عناوين IP التي يمكن لخادم DHCP تخصيصها للعملاء.
4. Lease Time (مدة التأجير)
هي الفترة الزمنية التي يُسمح فيها للعميل باستخدام عنوان IP معين قبل أن يُطلب منه طلب تجديد.
عملية الحصول على عنوان IP من DHCP
1. التهيئة الأولية: تشغيل الجهاز
عند تشغيل جهاز جديد أو عند انضمام جهاز إلى شبكة، يبدأ العميل عملية الحصول على عنوان IP باستخدام بروتوكول DHCP.
2. مرحلة الاكتشاف (DHCP Discovery)
- يقوم العميل بإرسال بث عام (Broadcast) إلى الشبكة لطلب وجود خادم DHCP.
- الرسالة المرسلة تسمى DHCPDISCOVER.
- الهدف: البحث عن خادم DHCP متاح.
المواصفات التقنية لرسالة الاكتشاف:
- نوع الرسالة: بث على الشبكة.
- عنوان المصدر: 0.0.0.0 (لأن الجهاز لا يملك عنوان IP بعد).
- عنوان الوجهة: 255.255.255.255.
- البورت المستخدم: 67 (خادم DHCP).
3. مرحلة العرض (DHCP Offer)
- عند استقبال خادم DHCP لطلب الاكتشاف، يقوم بإرسال رسالة DHCPOFFER إلى العميل.
- تحتوي الرسالة على:
- عنوان IP المقترح للعميل.
- قناع الشبكة الفرعية.
- البوابة الافتراضية.
- خوادم DNS.
- مدة التأجير (Lease Time).
المواصفات التقنية لرسالة العرض:
- نوع الرسالة: رد موجه.
- عنوان المصدر: عنوان IP الخاص بخادم DHCP.
- عنوان الوجهة: عنوان بث (255.255.255.255) أو عنوان MAC للجهاز العميل.
- البورت المستخدم: 68 (العميل).
4. مرحلة الطلب (DHCP Request)
- يرسل العميل رسالة DHCPREQUEST إلى خادم DHCP.
- الهدف:
- تأكيد القبول لعنوان IP المعروض.
- طلب الإعدادات الأخرى مثل DNS والبوابة الافتراضية.
المواصفات التقنية لرسالة الطلب:
- نوع الرسالة: بث أو موجه إلى الخادم.
- عنوان المصدر: 0.0.0.0 (في حالة عدم حصول العميل على عنوان بعد).
- عنوان الوجهة: عنوان خادم DHCP.
- البورت المستخدم: 67.
5. مرحلة الإقرار (DHCP Acknowledgment)
- يقوم خادم DHCP بإرسال رسالة DHCPACK إلى العميل.
- تحتوي الرسالة على:
- تأكيد عنوان IP.
- إعدادات الشبكة الكاملة.
- مدة التأجير.
المواصفات التقنية لرسالة الإقرار:
- نوع الرسالة: موجه.
- عنوان المصدر: عنوان خادم DHCP.
- عنوان الوجهة: عنوان IP المخصص للجهاز العميل.
6. الاتصال بالشبكة
- بمجرد استلام رسالة DHCPACK، يبدأ الجهاز باستخدام عنوان IP.
- يقوم الجهاز بتطبيق إعدادات الشبكة لبدء الاتصال بالشبكة المحلية أو الإنترنت.
خيارات متقدمة في DHCP
1. DHCP Relay Agent
- يُستخدم عندما يكون خادم DHCP في شبكة مختلفة.
- يقوم بتحويل رسائل DHCP بين الشبكات.
2. حجز عناوين IP (IP Reservation)
- تخصيص عنوان IP محدد لجهاز معين بناءً على عنوان MAC الخاص به.
3. DHCP Options
- إعدادات إضافية يمكن تقديمها عبر DHCP مثل:
- عنوان خادم البريد الإلكتروني.
- إعدادات NTP (بروتوكول توقيت الشبكة).
مقارنة بين DHCP والإعداد اليدوي
| الميزة | DHCP | الإعداد اليدوي |
|---|---|---|
| السهولة | تلقائية | تحتاج إلى جهد يدوي |
| الأخطاء | أقل عرضة للأخطاء | عرضة لأخطاء التهيئة |
| إعادة الاستخدام | يدعم إعادة التوزيع الديناميكي | يتطلب تدخلًا يدويًا |
| الإعدادات الإضافية | يتم توزيعها تلقائيًا | تحتاج إلى إدخال يدوي |
التحديات في استخدام DHCP
- مشاكل البث (Broadcast)
- قد تكون رسائل DHCP غير قابلة للعبور عبر بعض الشبكات الفرعية دون استخدام Relay Agent.
- ازدحام العناوين
- عند امتلاء النطاق، قد لا يتمكن العملاء الجدد من الحصول على عنوان IP.
- انقطاع الخدمة
- في حالة تعطل خادم DHCP، تتوقف الشبكة عن تخصيص عناوين IP.
حلول لتعزيز أداء DHCP
- استخدام DHCP Redundancy لضمان توفر الخدمة.
- تقسيم النطاق (Scope Splitting) لتوزيع الأحمال.
- تطبيق Lease Time مناسبة وفقًا لاحتياجات الشبكة.
- إعداد DHCP Relay Agents للشبكات الكبيرة.
المزيد من المعلومات
كتير أوي أوي تروح كافيه او مطعم و تلاقي ترابيزة عجبتك اوي .. تجري عليها عشان تقعد تلاقي ال Waiter يقولك بكل لباقة
“سوري يا فندم بس الترابيزة ديه محجوزة” .. فمتقق بعينك اكتر على الترابيزة تلاقي حاجة مكتوب عليها
((Reserved))
انا شخصيا بتضايق اوي .. دائما بتضايق لما تلاقي الحاجة اللي انت حاببها محجوزة لغيرك 😀
كذلك في شغلك لو انت IT و تلاقي جهاز معين جيه ياخد IP و استلم ال IP و فجاءة يقولك !!
“IP is conflicted”
فاقد الشيء .. لا يعطيه .. هكذا الحال لما نيجي نتكلم عن ال DHCP-Server .. مبدئيا كده عايزين نتفق مع شوية مباديء ^_^
أولا: ال DHCP-Server بيبقى عنده خانة مهمة جدا ليها اكتر من مسمى (ولكن كل المسميات تعني نفس الشيء) مثلا في سيسكو إسمه Current Index
يعني ايه ال Current Index ؟؟!!
يعني أول IP ال DHCP-Server هيفكر يديه لجهاز لما يستلم DHCP-Discover Packet “ال DHCP-Discover Packet ديه الباكت اللي بيبعتها الجهاز إللي طالب IP”
ثانيا: ال DHCP-Server ممكن يكون موجود داخل الشبكة اللي موجود فيها الجهاز إللي هياخد IP و ممكن يكون خارجها
ثالثا: ال DHCP-Server قبل ما يدي ال IP للجهاز .. لابد إنه يتأكد من إجابة سؤال منطقي جدا
“هل فيه جهاز في الشبكة ديه واخد نفس ال IP” ؟!!
إذن .. لابد من آلية معينة تخلي ال DHCP-Server يقدر يعرف هل فيه جهاز شايل ال IP ده ولا لأ
و الآلية ديه تختلف لو كان ال DHCP-Server موجود مع ال DHCP-Client في نفس الشبكة أو خارجها ^_^
1-بالنسبة لو كان ال DHCP-Server موجود مع ال DHCP-Client في نفس الشبكة:
فهنا يجري و يبص على ال ARP Cache Table .. يشوف هل عنده ال IP ده قصاد ال MAC و لا لأ
لو لقاه .. يبعت ICMP Echo Request و يفضل حاطط إيده على خده مستني ال ICMP Echo Reply
اسئل نفسك سؤال ؟!!
لو كان بالفعل جهاز شايل ال IP ده و إستلم ال ICMP Echo Request .. الجهاز المفترض يعمل ايه ؟!!
يبعت ICMP Echo Reply صح ؟!!
لو استلم ال ICMP Echo Reply ال DHCP-Server يدرك إن ال IP ده مشغول و Not Available بالتالي يبدء يزود في ال Current Index بقيمة واحد
يعني لو كان ال Current Index موجود تحته
10.0.0.2 و كان ال IP ده مشغول يحط مكانه 10.0.0.3 و يعمل نفس ال Checking Mechanism
لو ال DHCP-Server ملقاش اصلا ال IP في ال ARP Cache Table هيعمل ايه ؟!!
هيبعت ARP Request و يصرخ في الشبكة بعلو صوته و يقول
(الجهاز إللي ال IP بتاعه 10.0.0.2 يبعتلي ال MAC بتاعته)
طبعا لو جهاز فعلا شايل ال IP ده هيرد بال MAC و لو مفيش جهاز في الشبكة شايل ال IP ده يبقى ال DHCP Server هيدرك إن ال IP متاااح و يديه لل DHCP-Client ^_^
2-لو كان ال DHCP-Server خارج الشبكة .. مبيلجأش لخيار انه يبعت ARP لأن ال DHCP-Client او الشبكة اللي هيوزع جواها مش معاه في نفس الشبكة و زي ما احنا عارفين ال ARP اصلا باكت برودكاست .. فمفيش راوتر هيستلم البرودكاست على إنترفيس و يخرجها من انترفيس تاني
طب يعمل ايه عشان يتأكد ال IP متاح ؟!!
يبعت ICMP Echo Request .. و بالتالي لو استلم ICMP Echo Reply يدرك ان ال IP فيه جهاز شايله و مشغول و غير متاح .. و لو مستلمهاش يدرك إن ال IP متاح و يديه لل DHCP-Client عادي جدا ^_^
الخاتمة
يُعد DHCP جزءًا أساسيًا من البنية التحتية للشبكات الحديثة، حيث يوفر طريقة مرنة وديناميكية لتوزيع عناوين IP وإعدادات الشبكة. من خلال فهم الخطوات التقنية لعملية DHCP، يمكن للمسؤولين عن الشبكات تحسين أدائهم وحل المشكلات بفعالية. ومع التحسينات المستمرة في تقنيات الشبكات، يبقى DHCP أداة حيوية لتبسيط إدارة الشبكات.
