Giao thức DHCP

[dangquangminh]

Bạn có biết Home Router ở nhà hoạt động như một DHCP Server như thế nào?


Hầu hết chúng ta đều từng trải qua tình huống này:

• Mua một chiếc router Wi-Fi mới.
• Cắm dây Internet từ ISP.
• Kết nối laptop hoặc điện thoại vào Wi-Fi.

Chỉ vài giây sau, thiết bị đã có Internet mà không cần cấu hình địa chỉ IP.

Điều gì đã diễn ra phía sau?

Câu trả lời là DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Home Router vừa là DHCP Client, vừa là DHCP Server


Đây là điểm rất thú vị mà nhiều người mới học mạng thường bỏ qua.

1. Router đóng vai trò DHCP Client


Ở cổng WAN, router hoạt động như một DHCP Client để nhận cấu hình từ DHCP Server của ISP, bao gồm:

• Public IP Address
• Subnet Mask
• Default Gateway
• DNS Server

Sau khi hoàn tất, router mới có thể truy cập Internet.

2. Router đóng vai trò DHCP Server


Ở phía mạng LAN, router lại trở thành DHCP Server và tự động cấp phát cho các thiết bị như laptop, điện thoại, máy in hay Smart TV:

• IP Address
• Subnet Mask
• Default Gateway
• DNS Server

Nhờ đó, người dùng không cần cấu hình IP thủ công.

---

Quá trình cấp phát IP – DORA Process


Mỗi khi một thiết bị kết nối vào mạng, DHCP sẽ thực hiện quy trình gồm bốn bước:

Discover → Offer → Request → ACK

Bước 1 – DHCP Discover


Thiết bị mới chưa có:

• IP Address
• Default Gateway
• DNS Server

Nó sẽ gửi DHCP Discover dưới dạng Broadcast để tìm DHCP Server.

Thông tin gói tin:

• Destination IP: 255.255.255.255
• Destination MAC: FF:FF:FF:FF:FF
• Source IP: 0.0.0.0

Bước 2 – DHCP Offer


Router kiểm tra DHCP Pool và gửi DHCP Offer, bao gồm:

• IP Address
• Subnet Mask
• Default Gateway
• DNS Server
• Các DHCP Option khác (nếu có)

Nếu trong mạng có nhiều DHCP Server, client thường chọn Offer đầu tiên nhận được.

Bước 3 – DHCP Request


Client gửi DHCP Request (vẫn là Broadcast) để thông báo rằng nó chấp nhận địa chỉ IP vừa được đề nghị.

Bước 4 – DHCP ACK


Router gửi DHCP ACK để xác nhận cấp phát địa chỉ IP.

Ngoài IP Address, DHCP ACK còn có thể chứa:

• Lease Time
• DNS Server
• Domain Name
• NTP Server
• TFTP Server
• PXE Boot Server
• Các DHCP Option khác

Sau bước này, thiết bị có thể truy cập mạng và Internet.

---

Vì sao DHCP Discover phải là Broadcast?


Khi mới khởi động, thiết bị:

• Chưa có địa chỉ IP.
• Chưa biết DHCP Server ở đâu.

Vì vậy, cách duy nhất là gửi Broadcast:

• Destination IP: 255.255.255.255
• Destination MAC: FF:FF:FF:FF:FF

Tất cả DHCP Server trong cùng Broadcast Domain sẽ nhận được gói tin này.

---

Còn trong doanh nghiệp thì sao?


Trong mạng gia đình, DHCP Server thường chính là Home Router.

Nhưng trong doanh nghiệp, DHCP Server thường được triển khai trên Windows Server hoặc Linux Server, đặt ở một VLAN hoặc subnet riêng.

Một điểm cần nhớ là:

Broadcast không thể đi qua Router.

Nếu DHCP Server nằm ở mạng khác, client sẽ không thể nhận địa chỉ IP nếu không có DHCP Relay Agent.

Trên thiết bị Cisco, chỉ cần cấu hình:
interface GigabitEthernet0/0
ip helper-address 10.10.100.10

Router sẽ:

1. Nhận DHCP Discover dạng Broadcast.
2. Chuyển thành Unicast.
3. Gửi đến DHCP Server.
4. Nhận phản hồi.
5. Chuyển lại cho client.

Nhờ đó, DHCP vẫn hoạt động bình thường giữa nhiều VLAN và subnet. Kết luận


Mỗi lần bạn kết nối một thiết bị vào Wi-Fi, chỉ trong vài giây đã diễn ra toàn bộ quy trình DORA (Discover → Offer → Request → ACK) để thiết bị nhận được địa chỉ IP và các thông số mạng.

Điều thú vị là chiếc Home Router quen thuộc lại đảm nhận đồng thời hai vai trò: DHCP Client ở phía WAN để nhận cấu hình từ ISP và DHCP Server ở phía LAN để cấp phát địa chỉ IP cho các thiết bị trong gia đình.

Hiểu rõ cơ chế này sẽ giúp bạn dễ dàng tiếp cận các mô hình DHCP trong doanh nghiệp, nơi DHCP Server được đặt tập trung và kết hợp với DHCP Relay (ip helper-address) để phục vụ nhiều VLAN khác nhau.