DHCP ja DNS¶

Kaks probleemi, mida lahendada¶

Varasemates peatükkides seadistasime igale seadmele IP-aadressi, alamvõrgumaski ja default gateway käsitsi. Laboris kolme arvutiga see töötab — aga 500 seadmega koolis mitte. Ja ka teine probleem: keegi ei taha meeles pidada, et Google on 142.250.74.142. Me tahame kirjutada google.com.

Need kaks probleemi lahendavad DHCP (automaatne IP-seadistus) ja DNS (nimed → numbrid).

DHCP — automaatne võrguseadistus¶

Enne DHCP-d: BOOTP ja käsitsi töö¶

1985. aastal kasutati BOOTP protokolli — iga seadme MAC-aadress ja IP-aadress tuli serveri konfiguratsiooni käsitsi kirja panna. Uus arvuti? Administraator lisab rea. Arvuti vahetub? Administraator muudab rida. 500 seadmega võrgus oli see täiskohaga töö.

1993. aastal ilmunud DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)¹ lahendas selle: server jagab aadresse dünaamiliselt — esimene vaba aadress läheb esimesele küsijale. Administraator seadistab ainult vahemiku ja reeglistiku, ülejäänu toimub automaatselt.

DORA — neli sammu IP-aadressi saamiseks¶

Kui ühendad arvuti võrku, toimub taustal neljasammuline "vestlus". Nime annab sammude esitähed: Discover, Offer, Request, Acknowledgment.

Klient (IP puudub)                    DHCP Server (192.168.1.1)
        │                                       │
        │──── 1. Discover (broadcast) ─────────→│  "Kas keegi jagab IP-d?"
        │                                       │
        │←─── 2. Offer (unicast) ──────────────│  "Pakun 192.168.1.50, lease 8h"
        │                                       │
        │──── 3. Request (broadcast) ──────────→│  "Tahan seda IP-d!"
        │                                       │
        │←─── 4. Ack (unicast) ────────────────│  "Kinnitatud, see on sinu"
        │                                       │
     [seadistab võrgukaardi — valmis]

Discover — kliendil pole veel IP-aadressi ega teadmist, kas võrgus üldse DHCP server on. Ta saadab broadcast-kaadri (siht-MAC: FF:FF:FF:FF:FF:FF, siht-IP: 255.255.255.255). See on nagu häält tõstes küsida tühjal tänaval: "On siin kedagi?"

Offer — DHCP server vastab pakkumisega: IP-aadress, mask, gateway, DNS-server ja lease aeg.

Request — klient kinnitab pakkumise broadcast-sõnumiga. Miks broadcast? Sest kui võrgus on mitu DHCP serverit, peavad teised teadma, et klient valis just selle serveri pakkumise.

Acknowledgment — server kinnitab lõplikult. Klient seadistab võrguliidese — IP, mask, gateway, DNS — ja on valmis.

Lease — IP-aadressi "üürileping"¶

DHCP ei anna IP-aadressi igaveseks — see on "üürileping" (lease). Tüüpiliselt 8 tundi kuni 7 päeva. Miks? Sest inimesed tulevad ja lähevad. Kooli WiFi-s läheb õpilane pärast tunde ära — tema IP vabaneb ja hommikul saab keegi teine selle.

Klient ei oota, kuni lease lõpeb:

• 50% lease-st möödas → proovib uuendada sama serveriga (unicast)
• 87.5% möödas → proovib suvalise serveriga (broadcast)
• 100% → kaotab IP ja alustab uuesti DORA-ga

Praktikas, kui seade on pidevalt võrgus, kasutab ta sama IP-aadressi kuid ja aastaid — server pikendab automaatselt.

Excluded addresses — ära jaga kõike¶

Mõned IP-aadressid ei tohi kunagi DHCP kaudu välja minna:

Tabel 13.1. Tüüpiline IP-aadresside jaotus /24 võrgus

DNS — Domain Name System¶

Interneti "telefoniraamat"¶

1983. aastal oli internet kasvanud mõnesajani hostini ja iga arvuti nimi oli kirjas ühes failis nimega HOSTS.TXT, mida hallati Stanford'i ülikoolis. Iga kord, kui keegi lisas uue arvuti, pidi keegi selle faili uuendama ja kõik teised pidid uue versiooni alla laadima. See ei skaleerunud.

Paul Mockapetris pakkus 1983. aastal välja DNS (Domain Name System)² — hajutatud, hierarhilise süsteemi, kus iga server vastutab oma tüki eest. Keegi ei tea kõike, aga kõik koos teavad kõike. See on üks interneti elegantsemaid lahendusi ja töötab tänaseni peaaegu muutumatul kujul.

DNS hierarhia¶

DNS on organiseeritud puustruktuurina:

                    . (juur)
                   / | \
               .com  .ee  .org
               /       \
          google     hkhk
          /    \        \
       www    mail     www

Tipus on 13 juurserveri komplekti (root servers), sealt hargnevad tippdomeenid (TLD — .com, .ee, .org), sealt domeenid ja alamdomeenid.

DNS kirjetüübid¶

Tabel 13.2. DNS kirjetüübid

Rekursiivne päring — kuidas DNS vastuse leiab¶

Kui sisestad brauserisse www.hkhk.ee:

1. Su arvuti küsib lokaalselt DNS-serverilt (mille DHCP andis): "Mis on www.hkhk.ee IP?"
2. Lokaalne DNS ei tea → küsib juurserverilt: "Kes teab .ee domeene?"
3. Juurserver vastab: ".ee serverid on need [aadressid]"
4. Lokaalne DNS küsib .ee serverilt: "Kes teab hkhk.ee?"
5. .ee server vastab: "hkhk.ee nimeserver on see [aadress]"
6. Lokaalne DNS küsib hkhk.ee nimeserverilt: "Mis on www.hkhk.ee IP?"
7. hkhk.ee server vastab: "194.x.x.x"
8. Lokaalne DNS edastab vastuse su arvutile

Iga server teab ainult järgmist sammu, mitte kogu vastust. See on nagu tee küsimine võõras linnas — iga inimene juhatab sind järgmise inimeseni, kes teab rohkem.

DNS cache ja TTL¶

Kogu seda päringuahelat ei korrata iga kord. DNS-server salvestab vastused cache-i. TTL (Time To Live) määrab, kui kaua vastust meeles hoida — tüüpiliselt 5 minutist kuni 24 tunnini. Sellepärast, kui vahetad oma veebilehe serverit, võib kuni 24 tundi minna, enne kui kõik kasutajad näevad uut versiooni.

DNS testimine — nslookup¶

nslookup küsib DNS-serverilt nime IP-aadressi:

nslookup hkhk.ee

Server:  dns.telia.ee
Address: 195.80.96.86

Non-authoritative answer:
Name:    hkhk.ee
Address: 194.x.x.x

Non-authoritative answer tähendab, et vastus tuli cache-st, mitte otse hkhk.ee nimeserverist. Non-existent domain → kas nimi on vale või DNS-server ei tööta.

DHCP ja DNS koos¶

DHCP annab seadmele neli asja: IP-aadressi, alamvõrgumaski, default gateway ja DNS-serveri aadressi. Alles DNS-serveri teades saab seade nimesid lahendama hakata. Ilma DHCP-ta tuleb kõik käsitsi. Ilma DNS-ta pead numbreid meeles pidama. Koos tagavad need, et lülitad arvuti sisse ja kõik töötab.

Kokkuvõte¶

DHCP (1993, BOOTP järglane) jagab automaatselt IP-aadresse, maske, gateway ja DNS-serveri aadresse. DORA protsess võtab alla sekundi. Lease mehhanism tagab, et aadressid vabanevad. DNS (1983, Paul Mockapetris) tõlgib domeeninimedelt IP-aadressideks, kasutades hierarhilist puustruktuuri — juurserverist tippdomeeni kaudu autoritatiivse vastuseni. Eestis haldab .ee domeeni EIS. Koos tagavad DHCP ja DNS, et seade saab võrguga ühenduda ilma käsitsi seadistamiseta.

Enesekontroll¶