DHCP Dynamic Host Configuration Protocol hay Giao thức cấuhình host động là một giao thức được sử dụng để cung cấp quản lý nhanhchóng, tự động và tập trung cho việc phân phối địa chỉ IP
Giao thức DHCP là gì ?
DHCP (Giao thức cấu hình host động) là một giao thức quan trọng giúp quản lý và phân phối địa chỉ IP một cách nhanh chóng và tự động trong mạng Nó cũng đảm bảo cấu hình chính xác subnet mask, cổng mặc định và thông tin về máy chủ DNS trên các thiết bị.
Các thành phần của DHCP
Khi làm việc với DHCP, bạn cần hiểu tất cả thành phần của nó. Dưới đây là danh sách các thành phần của DHCP.
DHCP server: Một thiết bị mạng chạy dịch vụ DHCP chứa địa chỉ
IP và thông tin cấu hình liên quan thường được sử dụng cho máy chủ hoặc router, nhưng cũng có thể áp dụng cho bất kỳ thiết bị nào hoạt động như máy chủ, chẳng hạn như thiết bị SD-WAN.
Khách hàng DHCP là thiết bị nhận thông tin cấu hình từ máy chủ DHCP, bao gồm máy tính, thiết bị di động, thiết bị IoT và các thiết bị khác cần kết nối mạng Hầu hết các thiết bị này được cài đặt để tự động nhận thông tin DHCP theo mặc định.
IP address pool: Dãy địa chỉ có sẵn cho client DHCP Những địa chỉ này thường được truyền tuần tự từ thấp nhất đến cao nhất.
Subnet: Mạng IP có thể được phân thành các phân đoạn được gọi là subnet (mạng con) Mạng con giúp mạng được quản lý dễ dàng hơn.
Lease: Khoảng thời gian client DHCP giữ thông tin địa chỉ IP Khi khoảng thời gian này hết hạn, client phải làm mới nó.
DHCP relay là một tính năng cho phép router hoặc máy chủ lắng nghe các tin nhắn phát trên mạng và chuyển tiếp chúng đến một máy chủ DHCP đã được cấu hình Sau đó, máy chủ này sẽ gửi phản hồi trở lại relay agent để truyền đến client Việc sử dụng DHCP relay giúp tập trung hóa máy chủ DHCP, thay vì phải đặt máy chủ trên mỗi mạng con.
Cách thức hoạt động của DHCP
Máy chủ DHCP được sử dụng để cấp phát địa chỉ IP duy nhất và tự động cấu hình các thông tin mạng khác Trong nhiều gia đình và doanh nghiệp nhỏ, router thường đóng vai trò là máy chủ DHCP Đối với các mạng lớn, một máy tính riêng biệt có thể đảm nhận chức năng của máy chủ DHCP.
Quá trình yêu cầu địa chỉ IP bắt đầu khi một thiết bị (client) gửi yêu cầu đến router (máy chủ) Router sẽ gán một địa chỉ IP có sẵn cho client, giúp thiết bị này có thể giao tiếp với mạng.
Khi một thiết bị được bật và kết nối với mạng có máy chủ DHCP, nó sẽ gửi một yêu cầu đến máy chủ này, được gọi là yêu cầu DHCP.
Khi gói tin DHCPDISCOVER được gửi đến máy chủ DHCP, máy chủ sẽ giữ một địa chỉ IP cho thiết bị và cung cấp địa chỉ này qua gói DHCPOFFER Thiết bị sau đó phản hồi bằng gói tin DHCPREQUEST để chấp nhận địa chỉ IP đã chọn, và máy chủ sẽ gửi gói ACK để xác nhận địa chỉ IP cụ thể và thời gian sử dụng trước khi cần lấy địa chỉ mới Nếu máy chủ không thể cung cấp địa chỉ IP, nó sẽ gửi gói NACK Quá trình này diễn ra nhanh chóng và không yêu cầu người dùng hiểu các kỹ thuật liên quan.
Những ưu và nhược điểm khi sử dụng DHCP
Bảng 1: Ưu và nhược điểm của DHCP Ưu điểm Nhược điểm
3 DHCP dễ thực hiện và tự động gán địa chỉ IP cho các máy khách yêu cầu Do đó, thời gian cấu hình địa chỉ
IP thủ công có thể được giảm bớt.
Việc thực hiện không yêu cầu thêm bất kỳ chi phí nào.
Ngăn chặn việc gán địa chỉ IP trùng lặp hoặc không hợp lệ Do đó không có khả năng xảy ra xung đột trong địa chỉ IP.
Nó đơn giản hóa việc quản trị mạng.
Nó hỗ trợ nhiều phạm vi như phạm vi đa hướng, phạm vi siêu rộng, v.v.
Nó mang lại lợi ích lớn cho người dùng di động vì các thông số cấu hình hợp lệ được tự động lấy từ mạng mới.
Khi đánh tự động nhờ máy chủ
DHCP giúp cho người quản lý quản lý có khoa học hơn và không bị nhầm lẫn.
Người quản lý có khả năng điều chỉnh cấu hình và thông số của các địa chỉ IP, từ đó giúp việc nâng cấp cơ sở hạ tầng trở nên dễ dàng hơn.
DHCP mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng có một số hạn chế cần lưu ý Cụ thể, không nên sử dụng địa chỉ IP động cho các thiết bị cố định cần truy cập liên tục, chẳng hạn như máy in và file server Việc sử dụng địa chỉ IP thay đổi cho những thiết bị này có thể gây ra sự gián đoạn trong kết nối và ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc.
DHCP chủ yếu được sử dụng trong các hộ gia đình và văn phòng Đối với các thiết bị văn phòng như máy in, việc gán địa chỉ IP cho chúng là rất quan trọng.
Việc thay đổi địa chỉ IP không thực sự hiệu quả, vì mỗi khi kết nối với một máy tính khác, máy in sẽ cần phải cập nhật cài đặt thường xuyên để đảm bảo kết nối thành công.
Cũng giống như việc bạn điều
Một ưu điểm của các thiết bị là khả năng di chuyển tự do giữa các mạng và tự động nhận địa chỉ IP mới Tuy nhiên, khi cần truy cập máy tính từ xa, việc sử dụng địa chỉ IP động có thể dẫn đến việc ghi lại thông tin không chính xác Do đó, việc sử dụng địa chỉ IP tĩnh là cần thiết để đảm bảo tính chính xác và ổn định trong kết nối.
Hình 1.3: Ưu điểm của DHCP
Hình 1.4: Nhược điểm của DHCP
GIỚI THIỆU VỀ IPV6
IPv6 là gì ?
IPv6 (Giao thức Internet phiên bản 6) là phiên bản mới nhất của Giao thức Internet, cung cấp hệ thống định vị cho máy tính trên mạng và định tuyến lưu lượng trên Internet Được phát triển bởi IETF, IPv6 nhằm giải quyết vấn đề cạn kiệt địa chỉ IPv4 và được thiết kế để thay thế IPv4.
Lịch sử ra đời của IPv6
Tổ chức Internet Engineering Task Force (IETF) chịu trách nhiệm xác định các tiêu chuẩn Giao thức Internet (IP) Trong quá trình phát triển IPv4, IETF đã không lường trước được sự phát triển nhanh chóng của Internet toàn cầu và các vấn đề bảo mật quan trọng Thiết kế ban đầu của IPv4 không chú trọng đến an ninh mạng Vào những năm 1980, khi IPv4 đang được phát triển, Internet mới chỉ đang trong giai đoạn hình thành với sự hợp tác của nhiều tổ chức Khi IPv4 hoàn tất, Internet đã bắt đầu bùng nổ, dẫn đến sự gia tăng các mối đe dọa trên mạng.
IPv6, hay còn gọi là IP Next Generation (IPng), được phát triển để khắc phục những hạn chế của IPv4, với mục tiêu tích hợp nhiều biện pháp bảo mật hơn Vào đầu những năm 1990, IETF đã nhận ra sự cần thiết phải có một phiên bản IP mới và bắt đầu soạn thảo các yêu cầu cho phiên bản này IPv6, được công nhận qua RFC 1883, là giao thức lớp mạng chuẩn thứ hai, phục vụ cho việc truyền thông máy tính qua Internet và các mạng máy tính khác Giao thức này không chỉ cung cấp nhiều chức năng hấp dẫn mà còn đánh dấu bước tiến quan trọng trong sự phát triển của công nghệ mạng.
IPv6 mang đến nhiều cải tiến quan trọng so với IPv4, bao gồm việc mở rộng không gian địa chỉ, định dạng header được tối ưu hóa, khả năng mở rộng header và duy trì tính riêng tư cũng như toàn vẹn thông tin trong mạng Được chuẩn hóa vào cuối năm 1998 trong RFC 2460, IPv6 đã khắc phục những thiếu sót của IPv4 và cung cấp các phương thức truyền thông mới mà IPv4 không thể hỗ trợ.
Một số cải tiến của IPv6 so với IPv4
Không gian địa chỉ lớn hơn: Tăng từ 32bit lên 128bit.
Header của giao thức được cải tiến: Cải thiện hiệu suất chuyển tiếp gói tin.
Tự động cấu hình không trạng thái: Để các nút tự xác định địa chỉ của riêng mình.
Multicast: Tăng cường sử dụng truyền thông một chiều hiệu quả.
Jumbograms: Hỗ trợ các packet payload cực lớn cho hiệu quả cao hơn.
Bảo mật lớp mạng: Mã hóa và xác thực truyền thông.
Khả năng QoS (Quality of service): Đánh dấu QoS cho các gói tin và dán nhãn để giúp xác định những traffic cần được ưu tiên.
Anycast: Dịch vụ dự phòng sử dụng những địa chỉ không có cấu trúc đặc biệt.
Tính di động: Dễ dàng hơn khi xử lý với thiết bị di động hay chuyển vùng.
Các thành phần của IPv6
Site prefix là số được gán cho trang web của bạn bởi nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP), tương tự như số mạng của IPv4 Tất cả các máy tính trong cùng một vị trí thường chia sẻ cùng một site prefix Nó cho phép mạng của bạn được nhận diện và truy cập từ Internet, tạo điều kiện cho việc sử dụng chung.
Subnet ID là một thành phần quan trọng trong mạng của bạn, mô tả cấu trúc trang của mạng Nó hoạt động tương tự như mạng con trong giao thức IPv4, nhưng khác biệt lớn nhất là các mạng có thể dài 16 byte và được biểu thị bằng định dạng hex thay vì ký hiệu thập phân với nhiều dấu chấm Một subnet IPv6 điển hình tương đương với một nhánh mạng đơn (trang) trong hệ thống subnet của IPv4.
Interface ID hoạt động tương tự như một ID cấu hình IPv4, giúp nhận diện duy nhất một host trong mạng Thông thường, Interface ID, đôi khi được gọi là thẻ, được cấu hình tự động dựa trên địa chỉ MAC của giao diện mạng Ngoài ra, ID giao diện cũng có thể được cấu hình theo định dạng EUI-64.
Các loại địa chỉ IPv6
Bảng 2: Các loại địa chỉ IPv6
Tên Nội dung Được định nghĩa là địa chỉ duy nhất trên cổng của một Node 6 và một gói
Unicast tin khi được gửi đến loại địa chỉ này thì sẽ được chuyển đến cổng đã được định nghĩa bởi địa chỉ đó.
Thì được xem như là một nhóm các cổng IPv6, khi có một gói tin được gửi
Multicast đến địa chỉ này sẽ được tất cả các thành viên của nhóm đó tập trung và xử lý.
Thường dùng để đăng ký cho nhiều cổng và khi có gói tin bất kỳ được
Anycast chuyển đến thì gói tin này sẽ được chuyển đến những cổng gần nhất để được xử lý.
GIAO THỨC DHCP VERSION 6 (Dynamic Host Configuration Protocol
1 Giới thiệu về giao thức DHCPv6
DHCPv6 (Giao thức cấu hình động máy chủ phiên bản 6) là một giao thức truyền thông quan trọng, giúp cấu hình các host IPv6 bằng cách cung cấp địa chỉ IPv6, tiền tố IP và các dữ liệu cấu hình cần thiết cho hoạt động trong mạng IPv6 Đây là phiên bản tương đương với Dynamic Host Configuration cho IPv6.
Protocol (DHCP – giao thức cấu hình động máy chủ) của IPv4.
Giới thiệu về giao thức DHCPv6
DHCPv6 (Giao thức cấu hình động máy chủ phiên bản 6) là một giao thức truyền thông quan trọng, giúp cấu hình các host IPv6 bằng cách cung cấp địa chỉ IPv6, tiền tố IP và các dữ liệu cấu hình cần thiết cho hoạt động trong mạng IPv6 Đây là phiên bản tương đương với Dynamic Host Configuration cho IPv6.
Protocol (DHCP – giao thức cấu hình động máy chủ) của IPv4.
Host IPv6 có khả năng tự động tạo địa chỉ IP nội bộ thông qua cấu hình tự động địa chỉ không trạng thái (SLAAC) hoặc nhận địa chỉ và thông số hoạt động từ DHCPv6, là hình thức cấu hình tự động địa chỉ có trạng thái.
Host IPv6 sử dụng cấu hình tự động không trạng thái để yêu cầu thông tin bổ sung ngoài địa chỉ IP hoặc tuyến đường Mặc dù DHCPv6 có thể thu thập thông tin này, nó không được sử dụng để cấu hình địa chỉ IP Để cấu hình các địa chỉ của các máy chủ DNS, không cần thiết phải sử dụng DHCPv6, vì chúng có thể được thiết lập thông qua giao thức Neighbor Discovery, một cơ chế tự động cấu hình không trạng thái.
Nhiều bộ định tuyến IPv6, như bộ định tuyến cho mạng trong nhà (HAN), cần được cấu hình tự động mà không cần sự can thiệp của người vận hành Những bộ định tuyến này không chỉ yêu cầu một địa chỉ IPv6 để giao tiếp với các bộ định tuyến thượng nguồn mà còn cần một tiền tố IPv6 để cấu hình các thiết bị ở phía hạ lưu DHCPv6 prefix delegation cung cấp cơ chế cần thiết để thực hiện việc cấu hình này.
Hình 3.1: Sơ đồ cấu hình DHCPv6
Các thành phần của DHCPv6
Giống như DHCP cho IPv4, các thành phần của DHCPv6 cũng bao gồm:
Khách hàng DHCPv6 gửi yêu cầu cung cấp thông tin cấu hình và hỗ trợ cho các thiết bị Juniper Networks với các tính năng nổi bật như liên kết danh tính cho địa chỉ không tạm thời (IA_NA), liên kết danh tính để ủy quyền tiền tố (IA_PD), cam kết nhanh chóng, truyền TCP/IP, ủy quyền tiền tố tự động, và chế độ Autoconfig (trạng thái và không trạng thái).
Máy chủ DHCPv6 cung cấp thông tin cấu hình tương tự như máy chủ DHCP, bao gồm khả năng cấu hình cho một giao diện cụ thể hoặc một nhóm giao diện, cung cấp tên người dùng và mật khẩu dành riêng cho trang web, hỗ trợ các giao diện Ethernet được đánh số, thiết lập bộ lọc và CoS tĩnh, đăng nhập theo hướng AAA, và sử dụng tùy chọn IA_NA để chỉ định địa chỉ cụ thể cho máy khách.
Hình 3.2: Quy trình cấp phát địa chỉ sử dụng trao đổi bốn tin nhắn
DHCPv6 Relay Agent: Điểm chuyển tiếp các gói tin giữa client và server, khi chúng không thuộc cùng một vùng mạng.
Hình 3.3: Cấu hình DHCPv6 Relay Agent
Cấu hình
Một client DHCPv6 sẽ tự động cấu hình bằng cách sử dụng DHCPv6 dựa trên các cờ trong gói tin quảng bá của router (RA).
DHCPv6 có thể được cấu hình theo 2 dạng:
DHCPv6 không trạng thái: Trong trường hợp này, cờ O (O = Other
Configuration) được thiết lập trong gói tin quảng bá của router
Router Advertisement enables devices to automatically generate their own IPv6 addresses while utilizing DHCPv6 to obtain additional configuration parameters such as DNS server addresses, DNS suffixes, and NTP servers.
DHCPv6 có trạng thái hoạt động tương tự như DHCPv4, cho phép nút IPv4 nhận toàn bộ cấu hình IP Khi M flag (M = Managed Configuration) được thiết lập trong gói tin quảng bá của router, nó chỉ định cho nút lấy địa chỉ IPv6 từ máy chủ DHCPv6 cùng với các thông số khác.
Nguyên lý hoạt động của DHCPv6
4.1 Chế độ DHCP có trạng thái
Chế độ này được kích hoạt khi cả hai cờ “M” và “O” trong gói tin quảng bá đều được thiết lập là 1 Quá trình trao đổi gói tin DHCPv6 diễn ra như sau: Client gửi gói tin multicast “Solicit” để tìm kiếm máy chủ DHCPv6 và yêu cầu cấp phát Bất kỳ máy chủ nào đáp ứng yêu cầu của client sẽ hồi đáp bằng gói tin “Advertise” Cuối cùng, client sẽ lựa chọn một trong các máy chủ và gửi gói tin tiếp theo.
Để yêu cầu cấp phát địa chỉ IPv6 và các thông số cấu hình khác, người dùng gửi một gói tin "Request" Máy chủ sẽ phản hồi bằng một gói tin "Reply", trong đó chứa địa chỉ và các thông số cần thiết để hoàn tất quá trình cấp phát.
Trong trường hợp Rapid Commit có thể thực hiện nhanh hơn với chỉ hai gói tin Solicit và Reply.
In scenarios where there is an intermediary point between the Client and Server, the exchange of packets involves additional steps The Relay-Forw function is utilized to forward Solicit and Request packets from the client to the server.
13 o Relay-Reply: Dùng để chuyển tiếp các gói tin Advertise và Reply từ server đến client.
Hình 3.4: Hoạt động DHCPv6 có trạng thái
4.2 Chế độ DHCPv6 không trạng thái
Chế độ này được kích hoạt khi cờ “M” là 0 và cờ “O” là 1 trong gói tin quảng bá Trong mạng IPv6, router được cấu hình để cung cấp địa chỉ prefix cho các máy trạm IPv6, do đó DHCPv6 chỉ được sử dụng để cấp phát các thông tin cấu hình khác như máy chủ DNS, tên miền và các cấu hình bổ sung không có trong gói tin quảng bá của router.
Vì các lý do này, chế độ Stateless DHCPv6 chỉ có hai dạng gói tin: o
Information-Request: Gửi bởi client để yêu cầu các thông số cấu hình khác từ máy chủ DHCP (không phải địa chỉ IP).
14 o Reply: Gửi bởi server cho client, bao gồm các thông tin về thông số cấu hình được yêu cầu cấp phát.
Hình 3.5: Hoạt động DHCPv6 không trạng thái
Thông số hoạt động của giao thức DHCPv6
Các cổng hoạt động: o UDP port 546: Các client thực hiện lắng nghe (listen) gói tin DHCP. o UDP port 547: Các máy chủ và điểm chuyển tiếp lắng nghe
Các địa chỉ IPv6 multicast được sử dụng với DHCPv6: o “FF02::1:2”: Dùng cho tất cả điểm chuyển tiếp và máy chủ
DHCPv6 sử dụng địa chỉ "FF05::1:3" để giao tiếp với tất cả các máy chủ DHCPv6 Để nhận diện các DHCPv6 Client, hệ thống sử dụng DUID (DHCP Unique Identifier), một mã định danh duy nhất cho mỗi client Mỗi DHCPv6 client sẽ có một DUID riêng, giúp xác định các thiết bị trong quá trình trao đổi gói tin DHCPv6.
IV Đ MÔ CẤP PHÁT ĐỊA CHỈ IPV6 TRÊN PACKET TRACER
ĐỀ MÔ CẤP PHÁT ĐỊA CHỈ IPV6 TRÊN PACKET TRACER
Hình 4.1: Chuẩn bị thiết bị
Hình 4.2: Cấu hình cơ bản trên Router: hostname, banner motd, enable password, cổng console, VTY
Hình 4.4: Cấu hình đại chỉ IP trên cổng G10/0
3 Đặt địa chỉ IP trên PC
Hình 4.5: Đặt địa chỉ IP trên PC
Hình 4.6: Kiểm tra kết nối tới Router
Hình 4.7: Kiểm tra kết nối tới PC
Hình 4.8: Xem thông tin trên các cổng
KẾT LUẬN
Trong bài viết này, tôi đã tìm hiểu về DHCPv6, bao gồm khái niệm, các thành phần, cấu hình, nguyên lý hoạt động và các thông số hoạt động của nó.
Dịch vụ DHCPv6 đang được sử dụng hàng ngày trong cuộc sống, cho thấy sự hữu ích của nó Nhờ có DHCPv6, người quản trị mạng và người dùng không cần phải tốn thời gian ghi nhớ cấu hình để truy cập internet và kết nối các máy trong mạng LAN Dịch vụ này được ứng dụng rộng rãi trong đời sống xung quanh, như kết nối máy tính trực tiếp với modem và trong các mạng LAN tại quán net, trường học, và công ty.
Em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Ngọc Tú, giảng viên môn Mạng Máy Tính, vì đã chia sẻ những kiến thức quý báu và hướng dẫn cách trình bày, giúp em hoàn thành bài tiểu luận này.
Em xin trân thành cảm ơn !