Автоматизированная настройка TCPIP BOOTP Динамическая настройка DHCP (стр. 1 из 4)

Настройка параметров TCP/IP для каждой станции в большой сети обычно сопряжена с тяжелой и долгой работой, особенно когда возникает необходимость в изменении таких параметров TCP/IP, как IP-адреса и маски подсетей. Изменения могут быть обусловлены кардинальной реструктуризацией сети или наличием в ней многочисленных мобильных пользователей с портативными компьютерами, которые могут подключаться к любому сегменту сети. Возможны как физические, так и беспроводные подключения. Поскольку параметры конфигурации TCP/IP компьютера зависят от того, к какому сегменту он подключен, переход компьютера в другой сегмент сети должен сопровождаться соответствующим изменением параметров.

Только компетентный сетевой администратор хорошо понимает все последствия, к которым приводит изменение параметров TCP/IP. Группа IETF разработала для объединенных сетей TCP/IP несколько протоколов автоматической настройки, в том числе ВООТР (Boot Protocol) и DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol).

1.1 Динамическая настройка конфигурации с применением BOOTP

Протокол ВООТР проектировался для того, чтобы протоколы IP (Internet Protocol) и UDP (User Datagram Protocol) могли использоваться для передачи информации компьютерам, желающими настроить свою конфигурацию. Компьютер, сгенерировавший запрос, называется клиентом ВООТР, а компьютер, ответивший на запрос клиента, называется сервером ВООТР (рис.1 "Клиенты и серверы ВООТР").

Целью клиентского запроса ВООТР является получение значений параметров IP для компьютера, на котором работает клиент ВООТР.

Протокол ВООТР описан в RFC 951. Обновленная информация содержится в RFC 2132, RFC 1532, RFC 1542 и RFC 1395.

1.2 IP-адреса запросов/ответов ВООТР

Сообщения ВООТР инкапсулируются в заголовках UDP, идентифицирующих номер порта, используемого процессами ВООТР. Дейтаграмма UDP

инкапсулируется в заголовке IP. Но какие адреса отправителя и получателя используются в заголовке IP? Интересный вопрос, потому что при выдаче запроса клиент ВООТР должен указать эти адреса. Как правило, клиент ВООТР не знает своего IP-адреса и указывает вместо него 0.0.0.0. Если же адрес известен, он используется в клиентском запросе ВООТР.

Известен ли IP-адрес сервера клиенту ВООТР? В общем случае неизвестен.

Это особенно верно по отношению к ситуациям, когда клиент ВООТР представляет собой бездисковую рабочую станцию и не располагает средствами для определения адреса сервера. Впрочем, если адрес сервера ВООТР может настраиваться на уровне рабочей станции, он используется клиентом ВООР. Если клиент ВООТР не знает IP-адрес сервера ВООТР, он использует ограниченную рассылку IP. В качестве адреса ограниченной рассылки используется следующее значение: 255.255.255.255

Пакеты, отправленные по адресу ограниченной (локальной) рассылки, принимаются всеми IP-узлами локального сегмента сети, включая серверы ВООТР.

А если сервер ВООТР находится в другой подсети IP, за граничным маршрутизатором? Как говорилось выше, ограниченная рассылка за маршрутизатор не распространяется. Для таких случаев на маршрутизаторе работает агент-ретранслятор ВООТР (ВООТР relay agent), который проверяет, используется ли в дейтаграмме ограниченной рассылки приемный порт UDP с номером 67 (порт зарезервирован для BOOTP/DHCP). Если условие выполняется, ограниченная рассылка перенаправляется в сетевые интерфейсы маршрутизатора (рис.2 "Пересылка сообщений ВООТР через граничный маршрутизатор").

Сервер ВООТР, находящийся в локальной сети, может ответить на запрос клиента ВООТР. Будет ли в этом сообщении использоваться IP-адрес клиента?

Иначе говоря, может ли сервер ВООТР послать направленный ответ? Все зависит от реализации сервера ВООТР.

Сервер знает IP-адрес клиента, хранящийся в базе данных конфигурации ВООТР. Почему же он не может использовать этот адрес для посылки направленного ответа клиенту? Дело в том, что в момент отправки сервером запроса ARP на получение аппаратного адреса клиента ВООТР клиент ответить не может. Почему? Потому что он еще не знает своего IP-адреса. Сервер ВООТР получает аппаратный адрес клиента из заголовка канального уровня в сообщении клиента ВООТР. Реализация сервера ВООТР может добавить запись с информацией о клиенте ВООТР в кэш ARP (рис.3 "Изменение кэша ARP сервером ВООТР"). При наличии такой записи сервер ВООТР может использовать направленный ответ.

Модификация кэша ARP используется в реализации ВООТР для BSD Unix.

Если сервер ВООТР не изменяет содержимое кэша ARP, ответ рассылается в широковещательном режиме.

1.3 Потеря сообщений ВООТР

В своей работе ВООТР использует протоколы UDP и IP, не гарантирующие доставки сообщений. В результате возможна потеря, задержка, дублирование или нарушение последовательности сообщений ВООТР. Поскольку контрольная сумма IP обеспечивает проверку целостности только заголовка, но не поля данных, реализация ВООТР может потребовать активизации контрольной суммы UDP, защищающей от ошибок во всем сообщении ВООТР.

При отправке запросов клиент ВООТР устанавливает флаг запрета фрагментации (DF), чтобы упростить обработку ответов ВООТР, а также на случай нехватки памяти для сбора фрагментированных дейтаграмм.

Для борьбы с потерей сообщений в ВООТР используется механизм тайм-аута с повторной передачей. Отправляя запрос, клиент ВООТР запускает таймер.

Если ответ ВООТР будет получен до истечения интервала тайм-аута, отсчет прекращается; в противном случае ВООТР передает запрос заново.

Одновременный запуск нескольких клиентов ВООТР может привести к переполнению сети широковещательными запросами ВООТР. Чтобы этого не произошло, в спецификации ВООТР рекомендуется использовать случайную задержку, начальная продолжительность которой составляет от нуля до четырех секунд. При каждой последующей повторной отправке интервал удваивается до тех пор, пока он не достигнет достаточно большой величины (например, 60 секунд). При достижении верхней границы продолжительность интервала перестает удваиваться, но случайная задержка в итоговом интервале продолжает применяться. Внесение случайной задержки помогает предотвратить одновременное поступление запросов со стороны клиентов ВООТР, повышающих нагрузку на сервер и порождающих конфликты пакетов в Ethernet. Удвоение продолжительности случайного интервала предотвращает перегрузку сети многочисленными широковещательными запросами со стороны многих клиентов ВООТР.

1.4 Формат сообщения ВООТР

На рис.4 "Формат сообщения BOOT" изображена структура сообщения ВООТР. Отдельные поля сообщения описаны в табл.1 "Поля сообщений ВООТР".

Поле	Длина в октетах	Описание
ор	1	Тип сообщения: 1 - запрос (BOOTREQUEST), 2 - ответ (BOOTREPLY)
htype	1	Тип аппаратного адреса. Значения совпадают со значениями аналогичного поля в пакетах ARP. Например, код 1 соответствует сети Ethernet 10 Мбит/с
hlen	1	Длина аппаратного адреса в октетах. Аппаратные адреса Ethernet и Token Ring имеют длину 6 байт
hops	1	Поле обнуляется клиентом ВООТР. Может использоваться агентом-ретранслятором, работающим на маршрутизаторе, при пересылке сообщений ВООТР
xid	1	Код транзакции - случайное число, задаваемое клиентом ВООТР при построении сообщения. Сервер ВООТР использует код транзакции в своих ответах клиенту. Наличие кода xid позволяет клиентам и серверам ВООТР связать сообщение ВООТР с ответом
secs	1	Заполняется клиентом ВООТР. Содержит количество секунд, прошедших с начала загрузки клиента
-	2	Не используется
ciaddr	4	IP-адрес клиента ВООТР. Заполняется клиентом в сообщении BOOTREQUEST, предназначенном для проверки использования ранее назначенных параметров конфигурации. Если клиент не знает свой IP-адрес, полю присваивается 0
yiaddr	4	IP-адрес клиента ВООТР, возвращаемый сервером ВООТР
siaddr	4	IP-адрес сервера. Значение присваивается клиентом ВООТР, если клиент хочет связаться с конкретным сервером ВООТР. IP-адрес сервера ВООТР может храниться в конфигурационной базе данных TCP/IP на клиенте ВООТР. Сервер может вернуть адрес следующего сервера, с которым следует связаться в процессе загрузки, - например, адрес сервера, на котором хранится загрузочный образ операционной системы
giaddr	4	IP-адрес маршрутизатора, на котором работает агент-ретранслятор ВООТР
chaddr	16	Аппаратный адрес клиента ВООТР.16 октетов зарезервированы для того, чтобы данное поле позволяло представлять различные типы аппаратных адресов. В архитектурах Ethernet и Token Ring используются только 6 октетов
sname	64	Необязательное имя сервера (если оно известно клиенту ВООТР). Хранится в формате строки, завершенной нуль-символом
file	128	Имя загрузочного образа. Хранится в формате строки, завершенной нуль-символом. Если клиент ВООТР хочет загрузить образ операционной системы, принятый с сетевого устройства, он может задать обобщенное имя - например, "unix" для загрузки образа Unix На сервере ВООТР может храниться дополнительная информация о конкретной операционной системе, необходимой для этой рабочей станции. Ответ, полученный от сервера ВООТР, содержит полностью определенное имя файла
vendor	64	Дополнительные данные, смысл которых определяется поставщиком. Например, при запросе в этом поле может передаваться тип/серийный номер устройства, а при ответе - информация о поддержке некоторых возможностей или идентификатор удаленной файловой системы. Информация может быть зарезервирована для использования ядром или загрузчиком третьей фазы

1.5 Фазы ВООТР

Несмотря на свое название, протокол ВООТР не используется для фактической пересылки образа операционной системы клиенту ВООТР. Пересылка образа осуществляется отдельным протоколом TFTP (Trivial File Transfer Protocol), который использует в качестве транспорта протокол UDP. Бездисковые рабочие станции загружают образ операционной системы с сервера; другие станции просто используют ВООТР для централизованного назначения IP-адресов, без загрузки системы.