DHCP คืออะไร ? ทำงานอย่างไร ? ประกอบไปด้วยอะไรบ้าง ? และข้อดี-ข้อเสีย

DHCP ในเครือข่ายคืออะไร ?

ระบบโฮสต์บนเครือข่ายใดก็ตาม จะสามารถกำหนดค่าของ หมายเลขที่อยู่ไอพี (IP Address) แบบแมนนวล หรือจะเป็นแบบอัตโนมัติ (Dynamic) ก็ได้ อย่างในบ้านคนธรรมดาก็จะมักจะเป็นเครือข่ายขนาดเล็กที่มีคอมพิวเตอร์อยู่ 2-3 เครื่อง การจะกำหนดค่า IP Address แบบแมนนวลด้วยตนเองก็คงไม่ใช่เรื่องยาก 

แต่หากเป็นระบบเครือข่ายของบริษัทที่มีคอมพิวเตอร์หลายร้อยเครื่อง ถ้าต้องมากำหนดค่า IP Address แบบแมนนวลด้วยตัวเองทุกเครื่อง มันก็เรียกได้ว่าเป็นฝันร้ายของผู้ดูแลระบบ (Administrator) เลยก็ว่าได้ หรือต่อให้คุณมีความถึกที่จะทำมัน แต่ว่า IP Address ของแต่ละเครื่องนั้นห้ามซ้ำกันแม้แต่เครื่องเดียว ซึ่งมนุษย์ไม่ใช่สิ่งมีชีวิตที่สมบูรณ์แบบ เมื่องานมีปริมาณมาก เราก็มีโอกาสจะทำพลาดได้เสมอ ซึ่งปัญหานี้สามารถแก้ได้ง่าย ๆ ด้วยการใช้ "Dynamic Host Configuration Protocol" หรือ "DHCP" นั่นเอง

โดยเนื้อหา ในบทความนี้ เราก็อยากจะพาคุณผู้อ่านไปรู้จักกับการทำงานของ DHCP กันให้มากขึ้น ส่วนมันจะเป็นอย่างไรนั้น มาดูกันเลย ...

DHCP คืออะไร ? (What is DHCP ?)

Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) เป็นระบบบริหาร โปรโตคอล (Protocol) ของเครือข่ายที่ใช้ในการกำหนด IP Address แบบไดนามิค (Dynamically) ให้กับอุปกรณ์ หรือโหนด (Node) ใด ๆ ก็ตามที่อยู่ในเครือข่าย เพื่อให้มันสามารถสื่อสารหากันได้ผ่านระบบ IP

โดย DHCP นั้นเป็นศูนย์รวมการจัดการ IP Address และจะทำงานแบบอัตโนมัติ โดยระบบ DHCP สามารถนำไปใช้ได้ตั้งเครือข่ายขนาดเล็ก และขนาดใหญ่ระดับองค์กร

DHCP จะคอยกำหนดค่า IP Address ใหม่ให้กับทุกตำแหน่งเมื่ออุปกรณ์มีการย้ายตำแหน่งจากจุดหนึ่ง ไปยังอีกจุดหนึ่ง ทำให้ผู้ดูแลระบบไม่จำเป็นต้องมาตั้งค่า IP Address ที่ยังว่างอยู่ให้กับอุปกรณ์ใหม่ทุกครั้ง เมื่อมีการย้ายตำแหน่ง เพื่อป้องกันปัญหา IP Address ชนกัน

ในปัจจุบันนี้ DHCP รองรับการใช้งานทั้งกับ IP เวอร์ชัน (IPv4) และ IP เวอร์ชัน 6 (IPv6) ซึ่ง IPv6 ได้เริ่มเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม หลังจาก IPv4 ถูกใช้มาหลายสิบปีจนเลข IP กำลังจะหมดไป แม้ว่าการปรับเปลี่ยนมาใช้ IPv6 จะเป็นไปอย่างช้า ๆ แต่จากการเก็บสถิติของ Google ในปัจจุบันนี้ IPv6 ก็มีการเติบโตเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนขณะนี้มีการใช้งานสูงถึง 43% แล้ว

DHCP ทำงานอย่างไร ? (How does DHCP work ?)

Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) จะทำงานอยู่ใน แอปพลิเคชันเลเยอร์ (Application Layer) ของ TCP/IP คอยทำหน้านี่กำหนด IP Address และจัดสรรการตั้งค่า TCP/IP ให้กับอุปกรณ์ที่เป็น DHCP Client ซึ่งรวมไปถึงข้อมูลจำพวก Subnet Mask, ค่าเริ่มต้นของ Gateway IP Address และ DNS Address ด้วยเช่นกัน

ภาพจาก : https://networkingforbeginners.weebly.com/blog/the-application-layer-in-detail

เราสามารถกล่าวได้ว่า DHCP เป็นเหมือนเซิร์ฟเวอร์ที่รวบรวมค่า Unique IP Address และข้อมูลการตั้งค่าต่าง ๆ ที่จำเป็นต่อ Client เอาไว้ เพื่อคอยแจกจ่ายค่าไปยังอุปกรณ์ที่ทำงานอยู่ในระบบเครือข่าย โดยเมื่ออุปกรณ์ Client ที่รองรับ DHCP เชื่อมต่อเข้าไปยังระบบเครือข่าย มันจะส่งคำขอไปยังเซิร์ฟเวอร์ DHCP เพื่อรับค่ากลับมา

ในจุดนี้ผู้ดูแลระบบสามารถกำหนดระยะเวลาในการใช้ IP Address ได้ด้วย หรือที่เรียกว่าการทำ "Lease" ซึ่งเมื่อครบกำหนดแล้ว อุปกรณ์จะต้องส่งคำร้องมาขอ IP Address ใหม่อีกครั้งเพื่อต่ออายุการเชื่อมต่อ ในการรีเฟรชการเชื่อมต่อที่ว่านี้ ข้อมูลคำร้องจะเหมือนเดิมทุกประการ แต่ทางเซิร์ฟเวอร์ DHCP อาจจะส่ง IP Address เป็นหมายเลขใหม่ก็ได้ ขึ้นอยู่กับกฏข้อบังคับที่ผู้ดูแลสร้างเอาไว้

ภาพจาก : http://srisailamsps.blogspot.com/2016/12/dhcp.html

ภายในเซิร์ฟเวอร์จะบันทึกค่า IP Address ทั้งหมดที่ถูกจัดสรรเอาไว้ให้แก่ทุก Node ถ้าหาก Node ใดก็ตามมีการเปลี่ยนตำแหน่ง เซิร์ฟเวอร์ก็จะรับรู้ได้ด้วยการตรวจสอบจากค่า Media Access Control (MAC) address เพื่อป้องกันการเกิดปัญหา IP Address ชนกัน

อย่างไรก็ตาม DHCP ไม่ใช่โปรโตคอลที่สามารถกำหนดเส้นทางได้ หรือมีความปลอดภัยสูง และมันก็มีข้อจำกัดด้านการใช้งานตรงที่ใช้งานแค่ภายใน Local area network ที่กำหนดเท่านั้น ก็คือ 1 เซิร์ฟเวอร์ DHCP ต่อ 1 วง LAN หรืออาจจะมี 2 เซิร์ฟเวอร์ต่อ 1 วง LAN ก็ได้ สำรองเผื่อไว้ในกรณีที่มีเซิร์ฟเวอร์ตัวใดตัวหนึ่งล่ม

ในระบบเครือข่ายขนาดใหญ่ที่ใช้ระบบ Wide area network (WAN) ที่ภายในระบบมีหลายวง LAN ก็เลยจำเป็นต้องมีเซิร์ฟเวอร์ DHCP หลายตัวเพื่อใช้ทำงานร่วมกัน

ส่วนสาเหตุที่เราบอกว่า DHCP ไม่ปลอดภัย ก็เพราะว่าในกระบวนการที่ Client กับเซิร์ฟเวอร์เชื่อมต่อหากันนั้น จะไม่มีขั้นตอนการตรวจสอบยืนยันตัวตนเลย ทำให้มีโอกาสที่จะถูกแฮกเกอร์แฝงตัวเข้ามาอยู่บนเครือข่ายได้ง่าย ๆ

องค์ประกอบหลักของ DHCP (DHCP Main Components)

ในระบบการทำงานของ DHCP นั้นจะมีองค์ประกอบในการทำงานอยู่หลายส่วน แต่ว่าหลัก ๆ จะประกอบไปด้วย

• DHCP Server : อาจจะเป็นเซิร์ฟเวอร์ หรือเราเตอร์ เป็นที่เก็บเลข IP Address และข้อมูลการตั้งค่าในการเชื่อมต่อ
• DHCP Client : หมายถึงอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อบนเครือข่ายเข้าไปยังเซิร์ฟเวอร์ DHCP เช่น คอมพิวเตอร์ หรือสมาร์ทโฟน เป็นต้น
• DHCP Relay : จะถูกใช้ในกรณีที่ต้องการจัดการเครือข่ายที่มีความซับซ้อน หรือแยกประเภทของเครือข่าย

ภาพจาก : https://timigate.com/2018/08/configure-cisco-dhcp-relay-agents-using-packet-tracer-in-two-minutes.html

นอกจากนี้ ยังอาจมีองค์ประกอบอื่น ๆ อีก ขึ้นอยู่กับรูปแบบการทำงานของ DHCP ที่ใช้ เช่น IP Address Pool, Subnet, Lease, Renewal, Gateway Address ฯลฯ

ข้อดี และข้อสังเกตของ DHCP (DHCP Pros and Cons)