DHCP: Giao thức cấp phát địa chỉ IP tự động

Bất kỳ hệ thống mạng lớn hay nhỏ nào khi các thiết bị kết nối sử đụng địa chỉ IP động cũng đều được cấp từ DHCP Server. DHCP sẽ thực hiện các cách khác nhau đối với loại mạng khác nhau. Vậy DHCP là gì? Hoạt động ra sao? Hãy cùng Tothost trả lời nhé!

Mục lục

1. Giới thiệu về DHCP

DHCP (viết tắt của Dynamic Host Configuration Protocol) là một giao thức mạng dựa trên giao thức IP để cấp phát địa chỉ IP, cấu hình mạng và các thông số cho các thiết bị trong mạng.

2. Vai trò của DHCP trong hệ thống mạng

2.1. Quản lý địa chỉ IP

DHCP giúp quản lý địa chỉ IP một cách hiệu quả, tránh xảy ra tình trạng trùng lặp địa chỉ IP trên mạng, đồng thời cũng giúp giảm thời gian và công sức cấu hình địa chỉ IP thủ công cho từng thiết bị.

2.2.Tối ưu

Khi sử dụng DHCP, các thiết bị chỉ sử dụng địa chỉ IP khi thực sự cần thiết và được cấp phát theo yêu cầu của DHCP client, giúp giảm thời gian chờ đợi và tối ưu hóa tài nguyên mạng.

3. Những thành phần liên quan

3.1. DHCP client

Là một phần mềm trên các thiết bị mạng như máy tính, điện thoại, máy chủ,… sẽ yêu cầu DHCP server cấp phát địa chỉ IP và các thông số cấu hình mạng khác.

3.2. DHCP server

Máy chủ chạy phần mềm DHCP để cấp phát địa chỉ IP và các thông số cấu hình mạng khác cho các DHCP client.

3.3. DHCP relay agents

Đây là một thiết bị trung gian giữa DHCP client và DHCP server, nếu DHCP client và DHCP server không cùng một mạng con, DHCP relay agents sẽ chuyển tiếp yêu cầu của DHCP client đến DHCP server và chuyển trả lại phản hồi từ DHCP server đến DHCP client.

3.4. Binding

Quá trình kết nối giữa địa chỉ IP được cấp phát và MAC address của thiết bị mạng, để đảm bảo việc gửi và nhận dữ liệu trên mạng một cách chính xác.

3.5. DHCP Lease

Là thời gian mà DHCP client được sử dụng địa chỉ IP được cấp phát từ DHCP server, sau khi kết thúc thời gian lease, DHCP client phải yêu cầu lại DHCP server để gia hạn lease hoặc cấp phát một địa chỉ IP mới.

4. DHCP hoạt động như thế nào?

Hoạt động của DHCP bao gồm các bước sau đây:

Yêu cầu DHCP (DHCP Request)

Khi một thiết bị mới được kết nối vào mạng, nó sẽ gửi một yêu cầu DHCP Request tới máy chủ DHCP. Yêu cầu này chứa thông tin về máy khách DHCP, bao gồm địa chỉ MAC, tên máy và các thông tin khác.

Giao tiếp giữa máy khách DHCP và máy chủ DHCP

Sau khi nhận được yêu cầu DHCP Request, máy chủ DHCP sẽ gửi lại gói tin DHCP Offer chứa thông tin về địa chỉ IP và các thông số mạng khác cho máy khách DHCP. Máy khách DHCP sẽ nhận được nhiều gói tin Offer từ các máy chủ DHCP khác nhau nếu có nhiều máy chủ DHCP trong mạng.

Lựa chọn địa chỉ IP và xác nhận (DHCP Select)

Máy khách DHCP sẽ lựa chọn một trong các gói tin Offer từ máy chủ DHCP và gửi một yêu cầu DHCP Select. Yêu cầu này xác nhận việc chọn địa chỉ IP được đề xuất từ máy chủ DHCP.

Cấp phát địa chỉ IP (DHCP ACK)

Sau khi nhận được yêu cầu DHCP Select từ máy khách DHCP, máy chủ DHCP sẽ gửi một gói tin DHCP ACK (Acknowledge) xác nhận việc cấp phát địa chỉ IP và các thông số mạng khác cho máy khách DHCP.

Quản lý địa chỉ IP

Khi máy khách DHCP đã nhận được gói tin ACK, nó sẽ sử dụng địa chỉ IP được cấp phát để kết nối vào mạng. Địa chỉ IP này sẽ được cấp phát cho máy khách trong một khoảng thời gian nhất định. Sau khi khoảng thời gian này kết thúc, địa chỉ IP sẽ được trả lại cho pool của máy chủ DHCP để cấp phát cho thiết bị khác trong mạng.

5. Các thông điệp giao tiếp giữa DHCP Server và máy Client

Các thông điệp chính trong quá trình cấp phát địa chỉ IP của DHCP bao gồm:

DHCP Discover: Khi một thiết bị mới kết nối vào mạng, nó gửi một gói tin DHCP Discover tới tất cả các máy chủ DHCP trong mạng để yêu cầu cấp phát địa chỉ IP. Gói tin này chứa địa chỉ MAC của thiết bị và yêu cầu các máy chủ DHCP phản hồi với gói tin DHCP Offer.
DHCP Offer: Các máy chủ DHCP trong mạng nhận được gói tin DHCP Discover sẽ phản hồi bằng gói tin DHCP Offer, chứa thông tin về địa chỉ IP được cấp phát, thời gian thuê và các thông số mạng khác. Thiết bị nhận được nhiều gói tin DHCP Offer từ các máy chủ DHCP khác nhau có thể lựa chọn địa chỉ IP và máy chủ DHCP phù hợp.
DHCP Request: Sau khi chọn được máy chủ DHCP và địa chỉ IP phù hợp, thiết bị sẽ gửi một gói tin DHCP Request để yêu cầu xác nhận việc cấp phát địa chỉ IP đó. Gói tin này chứa địa chỉ MAC của thiết bị và địa chỉ IP được chọn.
DHCP Acknowledge: Nếu máy chủ DHCP nhận được gói tin DHCP Request hợp lệ, nó sẽ phản hồi với gói tin DHCP Acknowledge, xác nhận rằng địa chỉ IP được cấp phát cho thiết bị đã được chấp nhận và các thông số mạng khác cũng đã được cấu hình.
DHCP Nak: Nếu máy chủ DHCP không thể cấp phát địa chỉ IP được yêu cầu hoặc có lỗi xảy ra trong quá trình cấp phát, nó sẽ phản hồi với gói tin DHCP Nak, thông báo cho thiết bị rằng yêu cầu cấp phát địa chỉ IP đã bị từ chối.
DHCP Decline: Thiết bị cũng có thể gửi gói tin DHCP Decline để thông báo cho máy chủ DHCP rằng địa chỉ IP đã nhận không hoạt động hoặc đã được sử dụng trước đó.
DHCP Release: Khi thiết bị không còn sử dụng địa chỉ IP đã được cấp phát, nó sẽ gửi một gói tin DHCP Release để thông báo cho máy chủ DHCP rằng địa chỉ IP này có thể được tái sử dụng và giải phóng các tài nguyên mạng liên quan đến địa chỉ IP đó.

Đọc thêm:

6. Vai trò của DHCP trong hệ thống mạng

6.1. Quản lý địa chỉ IP

6.2. Tối ưu

7. Những thành phần liên quan

DHCP client: Là một phần mềm trên các thiết bị mạng như máy tính, điện thoại, máy chủ,… sẽ yêu cầu DHCP server cấp phát địa chỉ IP và các thông số cấu hình mạng khác.
DHCP server: Máy chủ chạy phần mềm DHCP để cấp phát địa chỉ IP và các thông số cấu hình mạng khác cho các DHCP client.
DHCP relay agents: Đây là một thiết bị trung gian giữa DHCP client và DHCP server, nếu DHCP client và DHCP server không cùng một mạng con, DHCP relay agents sẽ chuyển tiếp yêu cầu của DHCP client đến DHCP server và chuyển trả lại phản hồi từ DHCP server đến DHCP client.
Binding: Quá trình kết nối giữa địa chỉ IP được cấp phát và MAC address của thiết bị mạng, để đảm bảo việc gửi và nhận dữ liệu trên mạng một cách chính xác.
DHCP Lease: Là thời gian mà DHCP client được sử dụng địa chỉ IP được cấp phát từ DHCP server, sau khi kết thúc thời gian lease, DHCP client phải yêu cầu lại DHCP server để gia hạn lease hoặc cấp phát một địa chỉ IP mới.

8. DHCP hoạt động như thế nào?

Hoạt động của DHCP bao gồm các bước sau đây:

Yêu cầu DHCP (DHCP Request)

Giao tiếp giữa máy khách DHCP và máy chủ DHCP

Lựa chọn địa chỉ IP và xác nhận (DHCP Select)

Cấp phát địa chỉ IP (DHCP ACK)

Quản lý địa chỉ IP

9. Các thông điệp giao tiếp giữa DHCP Server và máy Client

Các thông điệp chính trong quá trình cấp phát địa chỉ IP của DHCP bao gồm:

DHCP Discover: Khi một thiết bị mới kết nối vào mạng, nó gửi một gói tin DHCP Discover tới tất cả các máy chủ DHCP trong mạng để yêu cầu cấp phát địa chỉ IP. Gói tin này chứa địa chỉ MAC của thiết bị và yêu cầu các máy chủ DHCP phản hồi với gói tin DHCP Offer.
DHCP Offer: Các máy chủ DHCP trong mạng nhận được gói tin DHCP Discover sẽ phản hồi bằng gói tin DHCP Offer, chứa thông tin về địa chỉ IP được cấp phát, thời gian thuê và các thông số mạng khác. Thiết bị nhận được nhiều gói tin DHCP Offer từ các máy chủ DHCP khác nhau có thể lựa chọn địa chỉ IP và máy chủ DHCP phù hợp.
DHCP Request: Sau khi chọn được máy chủ DHCP và địa chỉ IP phù hợp, thiết bị sẽ gửi một gói tin DHCP Request để yêu cầu xác nhận việc cấp phát địa chỉ IP đó. Gói tin này chứa địa chỉ MAC của thiết bị và địa chỉ IP được chọn.
DHCP Acknowledge: Nếu máy chủ DHCP nhận được gói tin DHCP Request hợp lệ, nó sẽ phản hồi với gói tin DHCP Acknowledge, xác nhận rằng địa chỉ IP được cấp phát cho thiết bị đã được chấp nhận và các thông số mạng khác cũng đã được cấu hình.
DHCP Nak: Nếu máy chủ DHCP không thể cấp phát địa chỉ IP được yêu cầu hoặc có lỗi xảy ra trong quá trình cấp phát, nó sẽ phản hồi với gói tin DHCP Nak, thông báo cho thiết bị rằng yêu cầu cấp phát địa chỉ IP đã bị từ chối.
DHCP Decline: Thiết bị cũng có thể gửi gói tin DHCP Decline để thông báo cho máy chủ DHCP rằng địa chỉ IP đã nhận không hoạt động hoặc đã được sử dụng trước đó.
DHCP Release: Khi thiết bị không còn sử dụng địa chỉ IP đã được cấp phát, nó sẽ gửi một gói tin DHCP Release để thông báo cho máy chủ DHCP rằng địa chỉ IP này có thể được tái sử dụng và giải phóng các tài nguyên mạng liên quan đến địa chỉ IP đó.

Đọc thêm: