■ ４つのアドレス・おさらい

…。あの〜、博士？

何かね、ネット君。

上に「レイヤ７ DHCP」と書いてあるような気がするんですけど。

書いてあるな。

…。前回までレイヤ３をやってた記憶があるんですけど…。
いつの間にレイヤが４つも飛んだんです？

うむ。
本来ならDHCPはもっと先でやるつもりだったのだが、IPアドレスの割り当てという話がでたのでな。ここらでやっておいた方がいいだろうと、そういう判断だ。

ははぁ。

まずは前回の復習からいこう。
データの転送には、４つのアドレスが必須である、という話だったな。

えぇ。
宛先のMACアドレスとIPアドレス。送信元のMACアドレスとIPアドレスですよね。

まずは、送信元アドレス、つまり自分自身のアドレスをどうやって知るか、どうやって手に入れるかという話をしたと思う。

MACアドレスはNICを取り付けた段階でわかるんでしたよね。

そうだ。問題は自分自身のIPアドレスをどうやって知るか、だ。
１つは静的に決定される方法。

ネットワーク管理者が、IPアドレスはいくつですよ、と教えてくれた値をそのまま手動でパソコンに入力する方法でしたよね。

うむ。
もう１つが、サーバからと通信を行い、自動的に設定する方法だ。こちらを動的という。

自動的に決定されるなら、便利ですよねぇ。

この動的なIPアドレスの割り当て、割り当ててもらう方からすればIPアドレスの取得の方法として、現在主流な方式が、DHCPだ。▼ link

はい、前回でそこまでは聞きました。

■ DHCP・概論

DHCPは、割り当てるIPアドレスを管理し、実際に割り当て作業を行うサーバと、割り当ててもらうクライアントから成り立つ。

「さーば」と「くらいあんと」ですか。

DHCPを行うサーバのことを、DHCPサーバというが、DHCPサーバソフトを実行しているホストのことだ。一方、クライアントはDHCPクライアントと呼ばれ、DHCPクライアントソフトを実行する。

前回もでてきた、インターネットプロトコル(TCP/IP)のプロパティで、自動的に取得にしておけば、DHCPクライアントソフトは自動的に実行されている。

ホントだ。自動でスタートアップになってる。

うむ。
サーバとクライアントの関係を図で簡略に表すと、こんな感じかな。

ははぁ、要求して、割り当ててもらうんですね。

簡潔な説明ならば、以上、終了。

はやっ!!

■ DHCP・承前

せっかくだから、もうすこし細かくやろう。
いくら自動的に割り当てるとはいっても、すべてを自動的にやってくれるわけではない。
事前に管理者が割り当てるアドレスの範囲を決めておく必要がある。

割り当てるアドレスの範囲？

いくらなんでも、自動でこのネットワークのホストに割り振るアドレスはこれこれ、とは決めてくれん。
この範囲内のアドレスをホストに割り振ってよいと決めておく必要がある。

ん〜っと。例えば。
このネットワークは、192.168.1.0だから、192.168.1.1〜192.168.1.254までのアドレスを割り振ってよい、と決めるんですか？

いいぞ、ネット君。その通りだ。
この範囲のことをIPアドレスのプールという。

ぷーる。

これは範囲だけでなく、192.168.1.1〜192.168.1.254を割り振りなさい、だが192.168.1.200と192.168.1.201はルータが使うので割り振ってはいけない、という設定も可能だ。

ははぁ。

サーバは設定されたプールの中から、要求してきたクライアントに対して、それぞれがユニークになるようアドレスを割り当てる。

なるほど。
管理者は範囲だけ決めておけば、あとは自動的に割り振ってくれることになるわけですね。

うむ。
もう１つネットワーク管理者は、事前にIPアドレスのリース期限を決定しておく必要がある。

りーす…。
貸し出し期限ですか？

うむ。割り当てるといっていたが、実際はサーバがもつプールから、IPアドレスを貸し出す、という表現が一番近いかもしれん。

ははぁ。クライアントは貸し出してもらって、使うという形ですか。
サーバがIPアドレスを持っていて、それを貸し出す、と。

うむ。それでなぜ期限をもうけるかというと、例えばIPアドレスを割り当てたはいいが、その後そのホストが移動してしまった場合どうなる？
サーバはIPアドレスを割り当てたので、そのIPアドレスは使われていると思っているぞ。

IPアドレスを持ち逃げされた形になってしまいますね。

そうだ。
なので、IPアドレスには貸し出し期限を設けておく。クライアント側は、継続して使いたければ、期間延長を申し出るという形になる。

上の画像の赤い枠内が、リースの状態だ。
「Lease Obtained」がIPアドレスの貸し出し日。「Lease Expires」が貸し出し期限になる。この場合、２日間ということだ。

必ず２日間なんですか？

いや、そういうわけではない。
ホストの移動が多いネットワークでは、持ち逃げが多くなるからもっと短くするし、ほとんどないのならもっと長くてもよい。状況次第だな。

だから管理者が状況に応じて事前に決めておく必要がある、ということですね。

■ DHCP・メッセージ

さて、実際にDHCPがどのように動作するか、という話をしよう。
まずは、DHCPメッセージを見てもらおう。

DHCPめっせーじ？

うむ。つまりカプセル化される前のデータのことだ。
サーバとクライアントがやりとりするデータそのものだ。

うわ、ずいぶん長いですね。

まぁ全部覚える必要はないのだが、一応な。ポイントは、赤色で表示されている部分だ。
再割り当てしてもらう場合は、既に割り当てられているアドレスをサーバに伝える。
そしてもちろん、割り当てアドレスがメッセージの中に入っていること。

表でいうところのクライアントIPアドレスと、割り当てIPアドレスですね。

そして、オプションだ。
このオプションこそが、DHCPが主流になった理由だ。

？

実をいうと、オプションを抜いた部分は、DHCPの前身であるBOOTPと対して変わらない。
では、DHCPとBOOTP最大の違いは、オプションにIPアドレス以外の情報を付けて送ることができるという点だ。

BOOTPが、DHCPの前の形だった、と。
オプションにIPアドレス以外の情報を付けて送ることができる、ということはBOOTPはIPアドレスしか送らないってことですか？

そうだ。DHCPはその他のネットワークの設定情報を送ることができる。
なので、動的ホスト設定プロトコル、と呼ばれるのだよ。

ははぁ。
サブネットマスクやリース期限はわかりますけど、その他の設定は何に必要なんです？

それについては、先々ででてくるものばかりだ。その時説明しよう。
さて、次はDHCPの実際の動作だ。

■ DHCP・割り当て動作

先ほどは、簡略して「要求」「割り当て」という図を描いたが、実際のDHCPの動作はもう少し細かい。いくつかの種類のメッセージをやりとりする。

いくつかの種類？

うむ。よく使われるメッセージ・タイプは以下の６つだ。

4が空いてますけど？

あくまでよく使われるものだ。
これらのメッセージをサーバとクライアントで相互に応答して、IPアドレスの割り当てを決定する。

ははぁ。

まず、簡単に動作を説明しよう。

あう？
DHCPなんとかばっかりでごちゃごちゃしてますね。

そうか。
なら動きのある説明を。

は〜。
最初は自分のアドレスがわからないので、0.0.0.0を使うんですね。

そうだ。さらにDHCPのメッセージのポイントは、ブロードキャスト送信を使うという点だ。
クライアントは誰にメッセージを送ればいいかわからないからな。

そうですよね。
何番ネットワークに所属しているかもわからないんですしね。

さらに、サーバの方もクライアントはIPアドレスがないので、必ず受け取ってもらうためにブロードキャストを使う。

ブロードキャストは全員宛だから、なにがなんだろうが受信するってことですか。

そうだ。
なかなか上手くできているだろう？

はは〜。

■ DHCP・リース期間

もうひとつ、DHCPについて話しておこう。
DHCPにはIPアドレスのリース期間があるという話をしたな。

ええ。

リース期限をすぎた場合、リースの延長を申し立てることができる。
その場合、以下のようなフレームを送信する。

受け取ったサーバは、そのIPアドレスを継続して使ってよいならば、DHCPACKを返す。
実際、同じIPアドレスを使い続けることが多いのも事実だ。

ふむふむ。

さらに、リース期限をまたなくても、IPアドレスを返したり、もう１度REQUESTしたりすることも可能だ。
以下のように行う。

再取得や、返却ってつかうんですか？

そうだな、例えばリース期限前にクライアントを他のネットワークに移動させたとする。
この場合、クライアントは、IPアドレスのリース期間内だからまだそのIPアドレスが使えると思っているのだよ。

ん〜。
そうすると、本当は違うネットワークだから前のネットワークのIPアドレスではいけないのに、それをリース期限まで使い続けるってことになるわけですか。

そうだ。
リース期限がくれば、リースの延長要求の返事が前のDHCPサーバから返ってこないことにより、再度DISCOVERからやり直すことになる。

DISCOVERからやり直すってことは、新しく移ったネットワークのDHCPサーバから返答が帰ってきて、新しいIPアドレスがもらえる、と。

うむ。
リース期限がくればの話だ。それまでは違うIPアドレスのままだから、ネットワークに繋ぐことができない。なのでアドレスの再取得を行う必要があるのだよ。

ははぁ。結局手動で再取得をやらなきゃ駄目なんですね。

さきほども言ったが、そういう場合はリース期間を短くしておけば問題ない。
めったに移動がないからとリース期間を長く設定しておいた時に、たまに移動があるとそういうことがおきる、という話だ。

なるほど。

さて、どうやって送信元IPアドレスを知るかという話はわかってもらえたかな？

えぇ、まぁ、たぶん。

うむ。
その自信なさ気な所がネット君らしくて非常によろしい。

余計なお世話です。

次回は、宛先MACアドレスをどうやって知るかの話をする。

了解。
３分間ネットワーキングでした〜♪