استعمال موجه سيسكو (Cisco router) كخادوم DHCP عند بناء الشبكات

سنشرح في هذا الدرس ميزات خادوم DHCP وسنبيّن كيف يمكن استعمال موجِّهات سيسكو للعمل كخادوم DHCP. يمكنك عبر «Security Device Manager» أن تضبط البروتوكول وتخصِّص مكوناته، وتراقب عملياته.

فهم بروتوكول DHCP

بروتوكول ضبط المضيف الديناميكي، أو ما يُعرَف اختصارًا بالاسم DHCP، هو برنامج من نمط عميل-خادوم يؤتمت عملية إسناد عنوان IP ومحلقاتها إلى أجهزة العملاء؛ أي أنَّ العملاء سيتصلون بالشبكة دون معلومات IP ثم سيطلبونها من خادوم DHCP.

المعلومات التي يوفرها خادوم DHCP تتراوح بين عنوان IP المطلوب والبوابة الافتراضية وقناع الشبكة الفرعية إلى خواديم DNS وخواديم أسماء NetBIOS وغيرها من المعلومات المخصصة مثل خواديم TFTP و SIP.

المعايير المُعرَّفة في RFC تتضمن مُعرِّفات الشبكات المحلية الوهمية (VLAN IDs) ومعاملات جودة الخدمة (QoS). يمكن أن يعمل البروتوكول بنمط «التأجير» (lease model) الذي تستأجر فيه الأجهزة المعاملات الخاصة بها التي يمكن أن تُستعمل من الأجهزة الأخرى إن لم يعد الجهاز الأصلي متوفرًا على الشبكة؛ تُستأجر تلك المعاملات بناءً على وقتٍ مُحدَّد، الذي يمكن أن يُعرَّف ويختلف لمجموعةٍ من عناوين IP أو لمجموعةٍ من الأجهزة؛ ويمكنك أيضًا إسناد عناوين ثابتة لأجهزة معيّنة. لنشرح الآن عمل DHCP بمزيدٍ من التفصيل.

في الشكل أعلاه، لدينا عميل يطلب عنوان IP من الخادوم (قد يبدو لك من الرسم أنَّ لدينا ثلاثة عملاء وخادومَين، لكن هذا لأغراضٍ توضيحيةٍ فقط، إذ نتحدث عن نفس العميل ونفس الخادوم هنا)، وأول ما علينا ملاحظته أنَّ تلك الرسائل هي رسائل إذاعيّة محليّة، لأن العملاء لا يعرفون الشبكة الفرعية، لأنهم لا يملكون عنوان IP وبالتالي لا يعرف الخادوم أين سيُرسِل البيانات.

سيُرسِل العملاء رسالة طلب (request massage)، وقد يرى الرسالة أكثر من خادوم، ولهذا السبب سنحتاج إلى أربع خطوات لإتمام هذه العملية. ستُجيب الخواديم برسالة عرض (offer massage)، وهي رسالة إذاعة محليّة لأن العميل لا يملك عنوان IP محلي؛ وهي رسالة إذاعية في الطبقة الثالثة، لكن عندما يُرسِل العميل رسالة الاستكشاف (discover massage)، فسيعلم عنوان MAC للعميل، ثم سيُرسِل رسالة unicast لاحقًا لأن الخادوم سيرسل المعلومات مباشرةً إلى عنوان MAC للعميل.

بعد رسالة الاستكشاف (discover)، قد يجيب أكثر من خادوم برسالة عرض (offer)، لذا على العميل اتخاذ القرار بأيّة معلومات عليه أخذها؛ لذلك سيُجيب برسالة طلب (request) مُقرِّرًا أي خادوم سيأخذ منه المعلومات. تُضمِّن رسائل العرض عناوين IP بجانب معاملات أخرى مثل البوابات الافتراضية، ووقت التأجير، ووقت انتهاء الصلاحية ...إلخ. في النهاية، سيقول الخادوم الذي تم اختياره: «حسنًا، لقد وصلني طلبك، وهذه هي المعلومات؛ وسنبدأ الآن وقت الإيجار، فأنت المالك المؤقت للعنوان»؛ وهذا هو إشعار الاستلام (acknowledgment message)، إذ سيراها العميل وسيبدأ عمله.

عليك الانتباه أنَّك إذا وضعت موجِّهًا بين الخادم والعميل، فلن تمر الرسائل الإذاعية المحلية؛ إذ أنَّ الموجِّهات لا تمررها؛ وعليك ضبط الموجِّه ليسمح بمرور تلك الرسائل، وإذا كنت ستضبط موجِّه سيسكو كخادوم DHCP، فعليه أولًا أن يدعم DHCP.

إسناد العناوين في DHCP

توفير عنوان IP للعميل هي أهم مهمة يُجريها بروتوكول ضبط المضيف؛ ومع ذاك العنوان، نحصل على معلومات حول القطع الشبكيّة، والبوابة الافتراضية، وخودايم DNS، واسم النطاق، وخواديم TFTP (المهمة في الاتصالات الهاتفية عبر IP) وهلم جرًا. ولكي يكون ضبط العناوين مرنًا لمختلف أنواع العملاء، فيُضمِّن معيار DHCP ثلاث آليات مختلفة لحجز العناوين.

• الحجز اليدوي (Manual Allocation): ويُعرَف أيضًا بالمصطلح «الحجز» (reservation). إذا يُحجَز عنوان IP معيّن مسبقًا إلى جهازٍ مُحدَّد من مدير الشبكة؛ ويُسنِد خادوم DHCP عنوان IP المعيّن إلى ذاك الجهاز فقط، إذ يُربَط عنوان IP إلى عنوان MAC للجهاز.
• الحجز التلقائي (Automatic Allocation): يُسنِد خادوم DHCP عنوان IP بشكلٍ دائمٍ إلى جهازٍ ما؛ ويختار الخادومُ العنوانَ من مجموعةٍ (تسمى بالمصطلح pool) من العناوين المتوفرة.
• الحجز الديناميكي (Dynamic Allocation): يُسنِد خادوم DHCP عنوان IP من مجموعة من العناوين لوقتٍ محدود ضُبِطَت قيمته في الخادوم، أو إلى أن يُخبِرَ العميلُ خادومَ DHCP أنَّ لم يعد بحاجةٍ إلى العنوان (كما لو نفذنا الأمر ipconfig /release في نظام ويندوز).

استخدام الموجه كخادوم DHCP

خدمة DHCP هي خدمة محورية ومهمة، ويمكن لنظام تشغيل سيسكو IOS للموجِّهات أن يكون خادوم DHCP بكامل الميزات. العديد من المعاملات والخيارات المُعرَّفة في RFC موجودة ومتوفرة في موجِّهات IOS. ومن المهم أن يستطيع الموجِّه توفير تلك الخدمة، لأنه موجود دائمًا في الشبكة، فيمكنه أن يوفِّر ذاك النوع من الخدمات دون الحاجة إلى ضبط خادوم كامل لذلك. إذ تستفيد المكاتب الفرعية والمكاتب الصغيرة من إمكانية تشغيل هذه الخدمة في عنصر من عناصر الشبكة.

هذه الخدمة هي خدمة برمجية، ويمكن أن تُضبَط ضبطًا كاملًا في موجِّهك لعدِّة بطاقات شبكيّة، ولعدة مجالات من العناوين، وتدعم هذه الخدمة أيضًا حجز العناوين يدويًا.

الأوامر والضبط

هذا مثال ضبطٍ عن كيفية إعداد مجموعة عناوين (pool) في خدمة DHCP في موجِّه سيسكو:

RouterX(config)#ip dhcp pool Marketing
RouterX(dhcp-config)#network 10.123.1.0 255.255.255.0
RouterX(dhcp-config)#default-router 10.123.1.1
RouterX(dhcp-config)#domain-name learncisco.net
RouterX(dhcp-config)#dns-server 172.16.4.10 172.16.4.12

هنالك أوامرٌ متوفرة لمساعدتك في مراقبة واستكشاف أخطاء تلك الخدمة.

RouterX#show ip dhcp pool Marketing
Pool Marketing :
  Utilization mark (high/low) : 100 / 0
  Subnet size (first/next)    : 0 / 0
  Total addresses             : 254
  Leased addresses            : 0
  Pending event               : none
  1 subnet is currently in the pool :
  Current index  IP address range           Leased addresses
  10.123.1.1     10.123.1.1 - 10.123.1.254  0 
RouterX#

Router#sh ip dhcp conflict
IP address      Detection   method  Detection time    VRF
192.168.200.58  Gratuitous  ARP     May 28 2012 03:31 PM
192.168.200.59  Gratuitous  ARP     May 28 2012 03:31 PM
192.168.200.64  Gratuitous  ARP     May 28 2012 03:39 PM

يُساعِدك آخر أمر (sh ip dhcp conflict) في التعرف على التضاربات في إسناد عناوين IP التي يتم العثور عليها من خواديم DHCP ومن العملاء. ويحدث التضارب في العناوين عندما يحاول خادوم أن يُسنِد عنوان IP، فيجد الخادوم أو العميل أنَّ هنالك أجهزة أخرى على الشبكة لها نفس العنوان. وستحاول الخواديم عميل ping لعناوين IP المُؤجَّرة قبل إسناد تلك العناوين لأجهزةٍ أخرى لتفادي حدوث تضاربات، وسيستعمل العملاء «gratuitous ARP» للعثور على جميع العملاء الذين يملكون نفس عنوان IP؛ إن حدث تضارب في العناوين، فسيُحذَف العنوان من مجموعة العناوين المتوفرة (pool)، ولن يُعاد إسناده حتى يحل مدير الشبكة التضارب. هذه الميزات تجعل من خادوم DHCP في موجِّهات سيسكو العاملة بنظام تشغيل IOS أداةً فعالةً جدًا.

ترجمة -وبتصرّف- للمقال Using Cisco Router as a DHCP Server.