ここ3〜4日はNAT設定の練習で Packet Tracer をいじっておりましたが、いよいよ本日から DHCP の学習を開始しました。NATも最初は少しややこしく感じましたが、DHCPも「自動でIPアドレスを配る仕組み」と捉えると、入り口はそこまで難しくない印象です。今回はまず、DHCPとは何か、なぜ使うのか、そして基本の流れをざっくり整理しておこうと思います。
DHCPとは何か
DHCPは、ネットワークに接続した機器へ IPアドレスなどの設定情報を自動で渡すための仕組み です。Ciscoの説明では、DHCPはTCP/IPネットワーク上のホストに対して、設定情報を渡すためのプロトコルであり、あわせてネットワークアドレスを自動で割り当てる仕組みも持っています。つまり、毎回PCに手でIPアドレスを設定しなくても、DHCPサーバが必要な情報を配ってくれる、という理解でよさそうです。
なぜ DHCP を使うのか
DHCPを使う理由はかなり実用的です。まず、端末ごとに手動でIPアドレスを入れなくてよい ので、設定の手間を減らせます。さらに、手作業が減るぶん 設定ミスやIPアドレスの重複も起こりにくくなる のが大きいです。CiscoのDHCP説明でも、DHCPはアドレスを自動で割り当て、再利用可能な形で管理する仕組みとして説明されていて、運用をまとめやすくする考え方と相性がいいと感じました。
個人的には、家庭内のWi-Fiや会社のPCが毎回自動でネットにつながるのも、この仕組みがあるからだと考えるとかなりイメージしやすかったです。少ない台数なら手動設定もできなくはないですが、台数が増えると一気に管理が大変になるので、DHCPのありがたさが見えてきます。
DHCP で自動配布できるもの
DHCPで配れるのはIPアドレスだけではありません。Cisco IOS のDHCPサーバ機能では、IPアドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイ、DNSサーバ などの情報をクライアントへ渡せます。Ciscoの設定ガイドでも、DHCPプールからIPアドレスを配るだけでなく、DNSサーバや default router といった追加パラメータも配布できると説明されています。
学習段階では、まずこの4つを押さえておけば十分そうです。
IP address は端末自身の住所、Subnet Mask は同じネットワークの範囲、Default Gateway は外へ出るための出口、DNS Server は名前解決に使う相手、という感じで覚えると整理しやすいです。
DHCP の基本の流れ
DHCPの流れは、よく DORA と呼ばれます。正式には Discover、Offer、Request、Acknowledge の4段階です。
最初の Discover は、クライアントが「DHCPサーバはいませんか」と探す段階です。次の Offer では、サーバが「このIPアドレスを使えます」と候補を返します。続いて Request で、クライアントが「ではそのIPアドレスを使いたいです」と返答し、最後の Acknowledge で、サーバが「了解です。この設定で使ってください」と確定させます。この流れはMicrosoft Learnの解説でも、Discover → Offer → Request → ACK の初期化サイクルとして整理されています。
この4段階は、会話として覚えるとかなり分かりやすいです。
「探す → 提案される → 欲しいと伝える → 確定する」
という順番だと思えば、Packet Tracer の動きも見やすくなりそうです。
DHCP の「リース」とは何か
DHCPでは、IPアドレスはずっと固定で渡されるというより、一定期間だけ貸し出される 形になります。これが「リース」という考え方です。Cisco IOS のDHCPサーバ機能でも lease の設定があり、クライアントに対してどれくらいの期間アドレスを貸し出すかを管理できます。 Source
この考え方のおかげで、ネットワークから離れた端末がずっとアドレスを持ち続けるのではなく、必要に応じてアドレスを再利用しやすくなります。DHCPを「自動でIPアドレスを設定する仕組み」と覚えるだけでなく、自動で貸し出して管理する仕組み と見た方が、リースの意味までつながって理解しやすいと感じました。
Cisco IOS DHCP Server とは
CCNAの学習では、ルータがDHCPサーバになる という形も重要です。Ciscoの資料では、Cisco IOS XE DHCP server は、ルータ内に作成したアドレスプールから DHCP クライアントへIPアドレスを割り当て、管理するフルDHCPサーバ実装 だと説明されています。つまり、専用サーバがなくても、Ciscoルータ自身がPCへ自動で設定を配れるということです。
Packet Tracer でもこの形はかなり学習しやすそうです。ルータ側でプールを作って、PC側を自動取得にしておくと、IPアドレスやデフォルトゲートウェイ、DNSなどが自動で入る流れを確認できます。NATの次にDHCPを学ぶと、「ルータはいろいろな役割を持てるんだな」という感覚が少しずつ出てきます。
まとめ
今回は、DHCPの最初の入口として、DHCPとは何か、なぜ使うのか、何を配れるのか、そして基本の流れ を整理しました。
自分なりに一言でまとめると、DHCPは IPアドレスなどの設定を自動で貸し出してくれる仕組み です。
今回の時点で押さえておきたいのは、
DHCPを使うと手動設定の手間が減ること、
IPアドレス以外にDNSやデフォルトゲートウェイも配れること、
そして流れは Discover → Offer → Request → Acknowledge の4段階だということです。次は実際に、Cisco IOS で DHCP を設定するときの流れや基本コマンドを見ていくと、よりイメージが固まりそうです。
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