DHCPの仕組みを図解で説明 〜IPアドレスが自動で設定される流れ〜
「DHCP」知っていますか？IPアドレスが配られる流れを説明できますか？
パソコンをWi-Fiにつなぐと、何も設定しなくても通信できます。
これは、DHCPがIPアドレスなどの設定を自動で配っているからです。
DHCPの仕組みについて、図を使って説明していきます。
DHCPとは？
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）は、IPアドレスなどのネットワークの設定を自動で配る仕組みです。
機器が通信するには、次のような設定が必要です。
- 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サーバのアドレス
全ての機器に手作業で設定すると大変ですし、同じIPアドレスを設定してしまうミスも起こります。
DHCPを使うと、機器をつなぐだけで設定が完了します。
設定を配る側を DHCPサーバ、受け取る側を DHCPクライアントといいます。
家庭では、Wi-FiルーターがDHCPサーバの役割をしていることが一般的です。
IPアドレスが配られる流れ
DHCPは、4つのメッセージのやり取りで設定を配ります。
① DHCP Discover: クライアントが、DHCPサーバを探す
② DHCP Offer: サーバが、使えるIPアドレスを提案する
③ DHCP Request: クライアントが、提案されたIPアドレスの利用を申し込む
④ DHCP Ack: サーバが、利用を承認する
4つの頭文字を取って「DORA」と覚える方法があります。
クライアントは、最初はIPアドレスを持っていません。
DHCPサーバのアドレスも知らないので、①はネットワーク全体へのブロードキャストで送ります。
このように相手と接続を確立できないので、DHCPはTCPではなくUDPを使います。
ポート番号は、サーバが 67番、クライアントが 68番です。
TCPとUDPの違いは、TCPとUDPの仕組みを図解で説明の記事で説明しています。
リース期間
DHCPで配られたIPアドレスは、ずっと使えるわけではありません。
リース期間という有効期限が決められています。
図書館の本を借りるようなものです。
クライアントは、期限が切れる前にサーバへ更新を申し込みます。
通常は、リース期間の半分が過ぎた頃に更新します。
更新されないまま期限が切れたIPアドレスは、サーバに戻され、他の機器に配れるようになります。
そのため、限られたIPアドレスを、実際に使っている機器で分け合うことができます。
ルーターを越えて配るDHCPリレー
クライアントのブロードキャストは、ルーターを越えられません。
ネットワークごとにDHCPサーバを置くと、管理が大変になります。
そこで使われるのが DHCPリレーエージェントです。
ルーターなどが、クライアントの要求を受け取り、別のネットワークにあるDHCPサーバへ中継します。
これにより、1台のDHCPサーバで複数のネットワークに配ることができます。
DHCPと固定IPアドレスの使い分け
全ての機器でDHCPを使うわけではありません。
サーバやルーター、プリンタのように、他の機器からアクセスされる機器のIPアドレスが変わると困ります。
こうした機器には、固定のIPアドレスを設定します。
DHCPサーバで、特定の機器にいつも同じIPアドレスを配る設定をすることもあります。
IPアドレスが取得できない時
パソコンのIPアドレスが 169.254.で始まっている時は、DHCPサーバから設定を受け取れていない可能性があります。
Windowsなどの機器が、自動で仮のアドレスを割り当てているためです。
この場合、そのままではインターネットに接続できません。
DHCPサーバやケーブル、Wi-Fiの接続を確認してみましょう。
Windowsでは、コマンドプロンプトで「ipconfig /all」と入力すると、DHCPサーバやリース期間を確認できます。
まとめ
今回はDHCPの仕組みについて説明しました。
DHCPは、IPアドレスなどの設定を機器へ自動で配る仕組みです。
Discover、Offer、Request、Ackの4つのやり取りで設定を受け取り、リース期間の間だけ使います。
配られるサブネットマスクについてはサブネットマスクの計算を図解で説明、DNSサーバについてはDNSの仕組みを図解で説明の記事で説明しています。
普段は意識しませんが、ネットワークにつなぐたびに動いている仕組みなので、流れを理解しておきましょう。
