【Dynamic Host Configuration Protocol】の略で、IPv4ネットワークで使用されるネットワーク管理プロトコルであり、コンピュータがネットワークに接続する際に必要な設定情報を自動的に割り当てるために使用されます。
DHCPは家庭用のホームネットワークから企業など大規模なネットワークまで利用されており、ローカルネットワーク内において、ネットワークに接続されている各々の機器にIPアドレス等を割り当てる事を行っております。
1.DHCPの概要
ネットワーク機器の利用者がネットワークの設定を各自(クライアントと言います)が手動で行わなくても、ネットワーク管理者の適切な設定を自動的に対応(設定)する事が出来て、ネットワークの技術に詳しくない利用者(クライアント)が容易にネットワークに接続(利用)することができます。管理する側は数多くの機器(各クライアントPC)の設定を容易に一元的に管理する事ができ、設定ミスなどが要因となるトラブルを減らすことが出来ます。
スマートフォン等携帯端末の利用が増え、移動先ごとの詳細な設定をそこの管理者から入手して手入力で入力しなくても、DHCPを利用する設定にしておくことでそこのネットワーク毎に接続開始時に適切な設定情報を入手して対応する事が出来ます。
DHCPによって通知される各種設定情報は、その問い合わせを行った機器が使用するIPアドレス、アドレスのサブネットマスク、そのネットワークで使えるDNSサーバーのIPアドレス、IPアドレスのリース期間(使用できる期間)などがあります。おまけ的に時刻同期サーバー(NTPサーバー)のアドレスの情報を通知する事もできるそうですが、一般的ではありません。
2.DHCPによるIPアドレス自動取得の仕組み
2-1 DHCPクライアントとDHCPサーバー
DHCPクライアントはOSに標準で装備されておりますので、特に設定など意識することなくIPアドレスなどのネットワークに必要な情報をDHCPサーバーから自動で取得できるようになっています。必要な場合は手動設定に変更することも可能です。
DHCPサーバーにはクライアントに割り当てるIPアドレスなどの情報をあらかじめ設定しておくことが必要になります。一般家庭用のDHCPサーバー機能をもつルーターでは、出荷時にすでに設定されていることが多いです。
みなさんがご家庭で利用されている、インターネット接続会社(プロバイダー)によっては、プロバイダーから供給されるルータ(無線ルータ)にすでに各ユーザ側の情報が設定済みでユーザはLANケーブルを接続して電源を入れるだけでインターネット接続が可能になるものもあります。
(*)DHCP クライアント:インターネットなどのIPネットワークに接続するパソコンなどの機器が持つ機能の一つで、DHCPという通信規約(プロトコル)を用いて接続先のネットワークから接続設定を自動的に取得して各々のクライアントに適用するものです。利用する側(ユーザ:クライアント)はDHCPクライアント(自動取得)を有効の設定にするだけです。通常はデフォルト(初期値)で有効になっている機器が多いかとおもいますので。購入してネットワークに(LANケーブルを接続)接続して電源を入れるだけで使用できます。
2-2 DHCPによるIPアドレス自動設定までの仕組み
ネットワークに接続した端末がどのような仕組みでDHCPを使ってIPアドレスを自動で設定するかを説明します。
まずDHCPクライアントはネットワークへ接続したタイミング(LANケーブルやWiFi がつながった時など)で、自身が設定に必要なIPアドレスやデフォルトゲートウェイなどのネットワーク設定情報を得るために、同一ネットワーク上にいるDHCPサーバーを探します。その時に、DHCP サーバーの IP アドレス情報は持っていないため、ブロードキャストを使用します。(①DISCOVER:見つける・探す)
相手を見つける(探す)
(*)ブロードキャスト: 放送するという意味があります。通信・ネットワークの分野ではネットワークに参加するすべての機器に同時に信号やデータを送信しますのでこのような言い方をする様になったと思われます。
DHCPサーバーは、サーバー自身が管理しているIPアドレスの中から空いているIPアドレスがあれば、使用可能な設定情報としてクライアントへ提案します。(②OFFER:提供する)
依頼に提供する(応答する)
クライアント側はDHCPサーバーから提案されたIPアドレスで良ければそのまま使用許可を得るための要求をします。(③REQUEST:リクエスト、要請する)
リクエスト(要請)する
DHCPサーバーから使用許可をもらってDHCPクライアントはネットワーク設定情報を使用することができるようになります。(④ ACK:確認)
応答を確認する
DHCPサーバーが管理しているネットワーク設定情報はIPアドレス以外にもあります。主に以下のような情報もIPアドレスとあわせてクライアントに配布することができます。
- IP アドレス
- サブネットマスク
- DNS サーバー
- デフォルトゲートウェイ
これら設定はネットワークの接続には必要な情報ですが、自動取得の設定にしておけば、パソコンを起動するだけで自動的に行っています。
(*)ACK(肯定応答/確認応答):相手のある通信で、相手方に何らかの肯定的な応答(返事)を返す際に送られる信号・データの事をいいます。通信にエラーがなく相手に到達した事の信号です。
3.DHCPサーバーの機能
DHCPサーバーにはIPアドレスなどのネットワーク接続に必要な設定情報
を個々の端末(クライアント)に送信するサーバーです。
3-1 IP(アドレス)を確保して持っている
DHCPサーバーで設定した割り当て可能なIPアドレスの範囲を確保しています。
その中から割り当てたIPアドレスを記憶し管理しているので、各クライアン
へ重複しない様に割り振りを行っています。
時には、固定IPをサーバーなどに使用する場合は、そのIPアドレス範囲はあらかじめ割り当ての範囲から除外して設定を行います。
例えば、「192.168.1.100~192.168.1.119」と
するとDHCPサーバーで設定している場合ですと、最大20個のIPアドレスを
割り当てる事できます。
3-2 IPアドレスのリース期間
DHCPサーバーがDHCPクライアントに割り当てたIP アドレスは、一定期間が過ぎると開放され、別のDHCPクライアントに再び使うことができるようになります。
IPアドレスを割り当てる際に、リース期間の情報をDHCPサーバーからクライアントへ伝えておくことで、DHCPサーバー側でも解放するタイミングを同期しています。そうすることで、割り当てる IP アドレスを効率的に使用することができます。
IP アドレスが解放されたDHCPクライアントはあらためて要求する必要がありますが、DHCPクライアントは同じIPアドレスでリース期間の更新をすることもできます。
これらの作業は、DHCPサーバーとクライアント(パソコン)などが自動的に行ってくれるので、オペレータ(作業者)はなにもしなくても大丈夫です。
3-3 DHCPサーバーが無かったらどうなるでしょうか
DHCPサーバーがないと、IPアドレスを自動的に割り当てる事が出来ませんので、各クライアント(パソコンなどを使う方自身)でIPアドレスを割り振る必要があります。また、各端末で個々にIPアドレスを手動にて設定する必要があります。
個人での使用でパソコン・スマートフォン・タブレットと少ない数量ならまだしも、企業などで数多くのパソコンなどの端末を利用される場合IPアドレスを手動割り当てで作業・管理を行うのは難しい事です、この為、DHCPサーバーを使用する事で、各々のコンピュータのIPアドレスの管理が非常に容易になります。