DHCP là gì? Nguyên lý hoạt động & Lợi ích của DHCP như nào?

Bạn có biết rằng có một giao thức mạng có thể giúp bạn tiết kiệm thời gian và công sức, tránh các sự cố mạng, và tăng cường bảo mật mạng của mình? Đó chính là giao thức DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về DHCP là gì, cách thức hoạt động và các lợi ích của DHCP ngay.

DHCP là gì?

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol – Giao thức cấu hình máy chủ động) là giao thức quản lý mạng được sử dụng để gán động địa chỉ IP cho bất kỳ thiết bị hoặc nút nào trên mạng để nó có thể giao tiếp bằng IP. DHCP tự động hóa và quản lý tập trung các cấu hình này thay vì yêu cầu quản trị viên mạng gán địa chỉ IP theo cách thủ công cho tất cả các thiết bị mạng. Ngoài ra, DHCP có thể được triển khai trên các mạng cục bộ nhỏ cũng như mạng doanh nghiệp lớn.

DHCP chỉ định địa chỉ IP mới ở mỗi vị trí khi thiết bị được di chuyển từ nơi này sang nơi khác, điều đó có nghĩa là quản trị viên mạng không phải cấu hình thủ công từng thiết bị bằng địa chỉ IP hợp lệ hoặc cấu hình lại thiết bị bằng địa chỉ IP mới nếu thiết bị di chuyển đến vị trí mới trên mạng.

Các phiên bản DHCP có sẵn để sử dụng trong IP phiên bản 4 (IPv4) và IP phiên bản 6 (IPv6). IPv6 đã trở thành tiêu chuẩn công nghiệp vào năm 2017 – gần 20 năm sau khi các thông số kỹ thuật của nó được công bố lần đầu tiên. Mặc dù tỷ lệ chấp nhận IPv6 còn chậm nhưng hơn 29% người dùng Google đã đặt câu hỏi bằng IPv6 tính đến tháng 7 năm 2019.

Cấu trúc của Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)

Cùng theo dõi bảng dưới đây để biết rõ hơn về thành phần chính có trong Dynamic Host Configuration Protocol(DHCP):

Nguyên lý hoạt động của DHCP

Để hiểu thêm về DHCP là gì một cách chi tiết hơn, bây giờ chúng ta cùng đi vào khám phá cách thức hoạt động như sau.

Dynamic Host Configuration Protocol hoạt động trên lớp Ứng dụng của Giao thức TCP/IP. Nhiệm vụ chính của DHCP là tự động gán địa chỉ IP cho Client và phân bổ thông tin về cấu hình TCP/IP cho Client. 

Số cổng DHCP cho máy chủ là 67 và cho máy khách là 68. Đây là giao thức máy khách-máy chủ sử dụng dịch vụ UDP – Một địa chỉ IP được gán từ một nhóm địa chỉ. Trong DHCP, máy khách và máy chủ trao đổi chủ yếu 4 thông báo DHCP (Discover – Offer – Request – Acknowledgement) để tạo kết nối, còn được gọi là quy trình DORA, nhưng có 8 thông báo DHCP trong quy trình này.

Có tổng tất cả 8 thông báo mà Dynamic Host Configuration Protocol(DHCP) sẽ thực hiện:

1. DHCP Discover (Dynamic Host Configuration Protocol phát hiện)

Đây là thông báo đầu tiên được tạo ra trong quá trình giao tiếp giữa máy chủ và máy khách. Tin nhắn này được tạo bởi máy chủ Máy khách để khám phá xem có bất kỳ máy chủ/máy chủ DHCP nào có trong mạng hay không. Thông báo này được phát tới tất cả các thiết bị có trong mạng để tìm máy chủ DHCP. Tin nhắn này dài 342 hoặc 576 byte.

Như trong hình, địa chỉ MAC nguồn (PC khách) là 08002B2EAF2A, địa chỉ MAC đích (máy chủ) là FFFFFFFFFFFF, địa chỉ IP nguồn là 0.0.0.0 (vì PC chưa có địa chỉ IP cho đến nay) và đích Địa chỉ IP là 255.255.255.255 (địa chỉ IP dùng để phát sóng). Khi họ phát hiện ra thông báo được phát để tìm ra máy chủ DHCP hoặc các máy chủ trong mạng.

2. DHCP offer (Dynamic Host Configuration Protocol đề xuất)

Máy chủ sẽ phản hồi trong thông báo này chỉ định địa chỉ IP chưa được cấp phép và thông tin cấu hình TCP khác. Thông báo này được phát bởi máy chủ. Kích thước của tin nhắn là 342 byte. Nếu có nhiều hơn một máy chủ DHCP trong mạng thì máy chủ khách sẽ chấp nhận thông báo DHCP OFFER đầu tiên mà nó nhận được. Ngoài ra, ID máy chủ được chỉ định trong gói để xác định máy chủ.

Ngoài ra, máy chủ đã cung cấp địa chỉ IP được cung cấp 192.16.32.51 và thời gian thuê là 72 giờ (sau thời gian này, mục nhập của máy chủ sẽ tự động bị xóa khỏi máy chủ). Mã định danh máy khách là địa chỉ MAC của PC (08002B2EAF2A) cho tất cả các tin nhắn.

3. DHCP Request (Dynamic Host Configuration Protocol yêu cầu)

Khi khách hàng nhận được tin nhắn ưu đãi, nó sẽ phản hồi bằng cách phát đi tin nhắn yêu cầu DHCP. Máy khách sẽ tạo một ARP vô cớ để tìm xem có máy chủ nào khác hiện diện trong mạng có cùng địa chỉ IP hay không. Nếu không có phản hồi từ máy chủ khác thì nghĩa là không có máy chủ nào có cùng cấu hình TCP trong mạng và thông báo sẽ được phát đến máy chủ cho biết sự chấp nhận địa chỉ IP. ID khách hàng cũng được thêm vào thông báo này.

Lưu ý: Thông báo này được phát sau khi PC phát yêu cầu ARP để tìm hiểu xem có máy chủ nào khác không sử dụng IP được cung cấp đó hay không. Nếu không có phản hồi thì máy chủ sẽ phát thông báo yêu cầu DHCP cho máy chủ hiển thị sự chấp nhận địa chỉ IP và Cấu hình TCP/IP khác.

4. DHCP Acknowledgement (Dynamic Host Configuration Protocol tiếp nhận)

Để phản hồi thông báo yêu cầu nhận được, máy chủ sẽ tạo một mục nhập với ID khách hàng được chỉ định và liên kết địa chỉ IP được cung cấp với thời gian thuê. Bây giờ, máy khách sẽ có địa chỉ IP do máy chủ cung cấp.

5. DHCP negative acknowledgement (Dynamic Host Configuration Protocol xác nhận từ chối)

Bất cứ khi nào máy chủ DHCP nhận được yêu cầu về địa chỉ IP không hợp lệ theo phạm vi được định cấu hình, nó sẽ gửi thông báo DHCP Nak đến máy khách. Ví dụ: khi máy chủ không có địa chỉ IP nào được sử dụng hoặc nhóm trống, thì thông báo này sẽ được máy chủ gửi đến máy khách.

6. DHCP decline (Dynamic Host Configuration Protocol từ chối)

Nếu máy khách DHCP xác định các tham số cấu hình được cung cấp là khác hoặc không hợp lệ, nó sẽ gửi thông báo từ chối trực tiếp đến máy chủ. Khi có bất kỳ máy chủ nào trả lời ARP vô cớ cho máy khách, máy khách sẽ gửi thông báo từ chối DHCP đến máy chủ hiển thị địa chỉ IP được cung cấp đã được sử dụng.

7. DHCP release (Dynamic Host Configuration Protocol giải phóng địa chỉ IP)

Máy khách DHCP gửi gói phát hành đến máy chủ để giải phóng địa chỉ IP và hủy mọi thời gian thuê còn lại.

8. DHCP inform (Dynamic Host Configuration Protocol thông báo)

Nếu địa chỉ máy khách đã nhận được địa chỉ IP theo cách thủ công thì máy khách sẽ sử dụng thông tin DHCP để lấy các thông số cấu hình cục bộ khác, chẳng hạn như tên miền. Để trả lời thông báo DHCP, máy chủ này tạo ra thông báo DHCP ack với cấu hình cục bộ phù hợp với máy khách mà không cần cấp phát địa chỉ IP mới. Thông báo DHCP ack này được gửi đơn hướng tới máy khách.

Ưu điểm, hạn chế của DHCP

1. Ưu điểm

DHCP về bản chất được thiết kế để đơn giản hóa việc quản lý mạng. Nó có một số lợi thế đáng kể, chẳng hạn như sau:

• Việc cấu hình các mạng cỡ lớn và thậm chí cỡ trung bình được thực hiện đơn giản hơn nhiều. Nếu địa chỉ máy chủ DNS thay đổi hoặc một số thay đổi khác là cần thiết đối với máy khách thì quản trị viên không cần phải chạm vào từng thiết bị trong mạng để định cấu hình lại thiết bị đó bằng cài đặt mới.
• Sau khi bạn nhập thông tin cấu hình IP vào một nơi – máy chủ – thông tin đó sẽ tự động được truyền tới các máy khách, loại bỏ khả năng người dùng định cấu hình sai một số tham số và yêu cầu bạn sửa chúng.
• Địa chỉ IP được bảo toàn vì Dynamic Host Configuration Protocol chỉ cấp chúng khi khách hàng yêu cầu.
• Cấu hình IP gần như hoàn toàn tự động. Trong hầu hết các trường hợp, bạn có thể cắm một hệ thống mới (hoặc di chuyển một hệ thống) rồi quan sát quá trình hệ thống nhận được cấu hình từ máy chủ.

2. Hạn chế

Bên cạnh những ưu điểm nổi bật, DHCP cũng có một số mặt hạn chế:

• DHCP có thể trở thành điểm lỗi duy nhất cho mạng của bạn. Nếu bạn chỉ có một máy chủ DHCP và nó không có sẵn, khách hàng sẽ không thể yêu cầu hoặc gia hạn hợp đồng thuê.
• Không phải tất cả việc triển khai máy khách DHCP đều hoạt động bình thường với máy chủ của Windows Server.
• Nếu máy chủ DHCP chứa thông tin không chính xác, nó sẽ tự động được gửi tới tất cả các máy khách của bạn, nghĩa là bạn có thể phải truy cập từng máy và định cấu hình lại nó.
• Doanh nghiệp muốn sử dụng Dynamic Host Configuration Protocol trên mạng nhiều phân đoạn thì sẽ phải đặt máy chủ DHCP hoặc tác nhân chuyển tiếp trên mỗi phân đoạn hoặc đảm bảo rằng bộ định tuyến của bạn có thể chuyển tiếp các chương trình phát sóng Giao thức Bootstrap (BOOTP).

Dịch vụ DHCP đem lại lợi ích gì?

DHCP là một giao thức mạng quan trọng giúp tự động hóa việc cấp phát địa chỉ IP cho các thiết bị kết nối vào mạng. Vậy lợi ích của DHCP là gì? Khám phá bên dưới ngay

1. Tự động hóa việc cấp phát địa chỉ IP

DHCP giúp tự động hóa việc cấp phát địa chỉ IP cho các thiết bị kết nối vào mạng. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho việc quản lý mạng. Trước đây, quản trị viên mạng phải gán địa chỉ IP theo cách thủ công cho từng thiết bị. Điều này có thể dẫn đến sai sót, chẳng hạn như gán trùng địa chỉ IP hoặc gán sai địa chỉ IP cho thiết bị.

2. Tránh trùng lặp địa chỉ IP

DHCP sử dụng cơ sở dữ liệu để quản lý các địa chỉ IP đã được cấp phát. Điều này giúp tránh trùng lặp địa chỉ IP trên mạng. Trùng lặp địa chỉ IP có thể dẫn đến các vấn đề về kết nối mạng, chẳng hạn như không thể truy cập các máy tính hoặc thiết bị khác trên mạng.

3. Dễ dàng quản lý

DHCP cung cấp các công cụ quản lý để giúp quản trị viên mạng dễ dàng quản lý các địa chỉ IP đã được cấp phát. Các công cụ này giúp quản trị viên mạng theo dõi các địa chỉ IP đã được cấp phát, các địa chỉ IP chưa được cấp phát, và các địa chỉ IP đã hết hạn.

4. Tăng cường sự linh hoạt

DHCP được cấu hình để đáp ứng nhu cầu của các mạng khác nhau. Ví dụ, DHCP có thể được sử dụng để cấp phát địa chỉ IP cố định hoặc địa chỉ IP động cho các thiết bị.

5. Tăng cường bảo mật mạng cho doanh nghiệp

Một trong những lợi ích khác của DHCP là có thể được sử dụng để cấp phát các địa chỉ IP động cho các thiết bị di động, chẳng hạn như máy tính xách tay và điện thoại thông minh. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro bảo mật do các thiết bị di động mang theo địa chỉ IP cố định.

6. Tiết kiệm chi phí

DHCP có thể giúp giảm chi phí cho việc quản lý mạng. Trước đây, quản trị viên mạng phải mua và quản lý các máy chủ riêng. Tuy nhiên, hiện nay có nhiều giải pháp DHCP dựa trên đám mây có sẵn, cung cấp các tính năng và chức năng tương tự với chi phí thấp hơn.

7. Tăng cường hiệu suất

DHCP có thể giúp tăng cường hiệu suất mạng bằng cách tự động cấp phát các địa chỉ IP gần với thiết bị. Điều này giúp giảm thiểu độ trễ và cải thiện hiệu suất của các ứng dụng mạng.

8. Dễ dàng triển khai các thiết bị mới

DHCP giúp doanh nghiệp dễ dàng triển khai các thiết bị mới mà không cần phải cấu hình địa chỉ IP thủ công cho từng thiết bị. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và công sức cho quản trị viên mạng, đồng thời giúp doanh nghiệp nhanh chóng đưa các thiết bị mới vào hoạt động.

Nhìn chung, Dynamic Host Configuration Protocol là một giao thức mạng quan trọng cung cấp nhiều lợi ích cho doanh nghiệp để tối ưu hóa hiệu suất trong quá trình làm việc.

Ứng dụng của DHCP

Người dùng có thể xem xét việc sử dụng DHCP trong ba trường hợp phổ biến sau đây. Các ví dụ bắt đầu với một mạng nhỏ và tiến tới các môi trường lớn hơn.

1. Môi trường văn phòng nhỏ, văn phòng tại nhà

Các bộ định tuyến internet cho văn phòng nhỏ/văn phòng tại nhà (SOHO) mà tất cả chúng ta sử dụng ở nhà hầu như luôn bao gồm dịch vụ Dynamic Host Configuration Protocol. Dynamic Host Configuration Protocol thường được cấu hình sẵn để cung cấp địa chỉ cho các thiết bị gia đình tiêu chuẩn, bao gồm máy tính, điện thoại, máy tính bảng, máy chơi game, TV và thiết bị Internet of Things (IoT).

Lợi ích là người dùng gia đình có thể dễ dàng thêm thiết bị vào mạng của họ từ nhiều nhà sản xuất khác nhau mà không cần có kiến thức kỹ thuật để quản lý các cài đặt như mặt nạ mạng con và cổng.

Một số bộ định tuyến thậm chí còn cung cấp hai mạng – phân khúc gia đình tiêu chuẩn và phân khúc khách thứ hai – mỗi mạng có phạm vi riêng. Thời gian thuê địa chỉ IP DHCP tương đối dài đối với mạng gia đình vì hầu hết các thiết bị sẽ vẫn được kết nối trong một thời gian rất dài. Ngoài ra, các thiết bị này hỗ trợ cả kết nối có dây và không dây.

2. Mạng lưới quán cà phê

Hãy tưởng tượng bạn đang mở một quán cà phê mới ở quê nhà và muốn cung cấp quyền truy cập Internet không dây cho khách hàng của mình. Một số quán cà phê thậm chí còn cung cấp máy in không dây và bảng thông minh qua Wi-Fi để khuyến khích các cuộc họp kinh doanh hoặc các nỗ lực khác.

Bộ định tuyến hoặc máy chủ được định cấu hình bằng DHCP có thể quản lý một phân khúc có thiết bị in cho khách hàng đồng thời cung cấp các dịch vụ mạnh mẽ hơn cho phân khúc doanh nghiệp tư nhân để nhân viên quản lý lịch trình, kế toán, hàng tồn kho, v.v. Cũng như mạng SOHO, cấu hình này rất đơn giản và dễ dàng thực hiện. không yêu cầu nhiều kiến thức kỹ thuật để thực hiện. Thời hạn thuê địa chỉ IP DHCP trong các phạm vi này tương đối ngắn vì hầu hết khách hàng sẽ chỉ ở quán cà phê trong một khoảng thời gian giới hạn (có thể là một giờ).

3. Mạng lưới kinh doanh

Dynamic Host Configuration Protocol tiết kiệm một lượng thời gian đáng kể trong môi trường mạng doanh nghiệp. Hãy tưởng tượng một trung tâm cuộc gọi với 500 phòng được trang bị một máy tính để bàn tiêu chuẩn trên mạng có dây. Nếu không có DHCP, quản trị viên sẽ phải đến từng máy tính để định cấu hình cài đặt địa chỉ IP. Hơn nữa, nếu bất kỳ máy nào được thay thế, thiết bị mới phải nhận được cấu hình giống hệt nhau, điều này làm tăng thêm thời gian để hệ thống hoạt động trở lại và tăng nguy cơ cấu hình sai. 

Doanh nghiệp có thể sử dụng Google Compute Engine của Google Cloud tích hợp với DHCP để được tự động cấp phát địa chỉ IP cho các máy ảo (VMs). Dịch vụ DHCP của Google hoạt động như sau:

• Khi một VMs được khởi tạo, nó sẽ gửi một yêu cầu đến máy chủ DHCP của Google giúp đường truyền ổn định.
• Máy chủ Dynamic Host Configuration Protocol sẽ trả lời yêu cầu bằng cách cấp phát một địa chỉ IP ngẫu nhiên, Subnet mask, cổng mặc định, và các thông tin cấu hình mạng khác cho VMs.
• VMs sẽ sử dụng thông tin cấu hình mạng được cấp phát để kết nối với mạng.

Trong trường hợp này, doanh nghiệp cần cài đặt DHCP. Nó giúp quản lý các môi trường này một cách dễ dàng. Máy chủ DHCP không mắc lỗi đánh máy và sẽ không cố ý cho thuê các địa chỉ trùng lặp (dịch vụ này cũng bao gồm cơ chế kiểm tra các địa chỉ trùng lặp). Khi quản trị viên thay thế máy tính, thiết bị sẽ tự động thuê cấu hình địa chỉ IP mới, cung cấp kết nối với phần còn lại của mạng diện rộng doanh nghiệp (WAN).

Ngoài ra, nếu môi trường mạng thay đổi, quản trị viên có thể cập nhật máy chủ DHCP với các sửa đổi và máy khách sẽ nhận được các bản cập nhật. Việc cập nhật máy chủ Dynamic Host Configuration Protocol và để các thay đổi lan truyền đến máy khách sẽ dễ dàng hơn nhiều so với việc cập nhật 500 máy khách theo cách thủ công.

Lời kết

Qua bài viết này, mong rằng các doanh nghiệp cũng như các cá nhân đang tìm hiểu về DHCP là gì? sẽ hiểu rõ hơn về loại hình này. Dynamic Host Configuration Protocol là một giải pháp tuyệt vời cho các doanh nghiệp muốn tiết kiệm thời gian, chi phí, và tăng cường bảo mật mạng. Nếu các bạn có những thắc mắc hoặc cần sự hỗ trợ từ GCS Technology Company Vietnam, hãy liên hệ với chúng tôi qua LiveChat dưới bài viết ngay hôm nay để được tư vấn và giải đáp miễn phí.