DHCPとは？IPアドレスを自動で割り当てる仕組みを解説

はじめに

IPアドレスを手動で設定する煩わしさから解放！

ネットワーク管理者にとって、IPアドレスの設定は非常に重要な作業です。しかし、一台一台手動で設定するのは面倒で、ミスも発生しやすいものです。

例えば、新しい社員が入社するたびに、PCにIPアドレス、サブネットマスク、デフォルトゲートウェイなどを設定する必要があります。設定ミスがあると、PCがネットワークに接続できず、業務に支障をきたす可能性もあります。

「DHCP」は、このようなIPアドレス設定の煩わしさから解放してくれる技術です。DHCPサーバーを構築することで、ネットワークに接続するデバイスに自動的にIPアドレスなどのネットワーク情報を割り当てることができます。 近年、IoTデバイスの増加に伴い、ネットワークに接続するデバイスは爆発的に増えています。このような環境では、DHCPの役割はますます重要になっています。DHCPを利用することで、多数のデバイスに効率的にIPアドレスを割り当て、ネットワーク管理を簡素化できます。

DHCPの基本

IPアドレスを自動で割り当てる仕組み

DHCPは、「Dynamic Host Configuration Protocol」の略で、動的にホスト設定を行うためのプロトコルです。DHCPサーバーは、ネットワークに接続するデバイスに対して、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サーバーアドレスなどのネットワーク情報を自動的に割り当てます。

DHCPに関わる主な用語は以下の通りです。

• DHCPサーバー
  • IPアドレスなどのネットワーク情報を管理し、クライアントに割り当てるサーバー
• DHCPクライアント
  • DHCPサーバーからIPアドレスなどのネットワーク情報を受け取るデバイス（PC、スマートフォンなど）
• IPアドレスプール
  • DHCPサーバーがクライアントに割り当てるために管理しているIPアドレスの範囲
• DHCPリレーエージェント
  • 異なるサブネット間でDHCPリクエストを転送する役割を持つネットワークデバイス（DHCPクライアントとDHCPサーバーが異なるサブネットに存在する場合に必要）

DHCPv4によるIPアドレス割り当てプロセスは、以下の4つのステップで行われます。

1. DHCP Discover
   • DHCPクライアントがネットワークに接続すると、DHCPサーバーに対して「IPアドレスをください」というリクエストを送信します。このリクエストはブロードキャストで送信されるため、同じネットワークセグメント上のすべてのデバイスに届きます。
2. DHCP Offer
   • DHCPサーバーは、クライアントからのDiscoverメッセージを受け取ると、IPアドレスプールから未使用のIPアドレスを選択し、「このIPアドレスを使ってください」というオファーをクライアントに送信します。このオファーもブロードキャストで送信されます。
3. DHCP Request
   • DHCPクライアントは、DHCPサーバーからのOfferメッセージを受け取ると、「このIPアドレスを使います」というリクエストを送信します。このリクエストは、特定のDHCPサーバーに向けて送信されます。
4. DHCP ACK: DHCPサーバーは、クライアントからのRequestメッセージを受け取ると、「このIPアドレスの使用を許可します」というメッセージをクライアントに送信します。これにより、クライアントはDHCPサーバーから割り当てられたIPアドレスを使用できるようになります。

DHCPでは、IPアドレスのリースという概念があります。リースとは、DHCPクライアントがIPアドレスを使用できる期間のことです。リース期間が過ぎると、クライアントはDHCPサーバーにIPアドレスの更新を要求する必要があります。リース期間はDHCPサーバーによって設定され、一般的には数時間から数日です。

DHCPのメリット・デメリット

DHCPを導入する主なメリットは以下の通りです。

• 管理コストの削減
  • IPアドレスを手動で設定する必要がないため、管理者の作業負担が軽減されます。
• 設定ミス防止
  • IPアドレスの重複や設定ミスを防ぐことができます。
• 柔軟なネットワーク構成
  • デバイスの移動や追加が容易になります。

一方、DHCPのデメリットとしては以下のような点が挙げられます。

• セキュリティーリスク:
  • DHCPサーバーが不正アクセスを受けると偽のIPアドレスが割り当てられる可能性があり、中間者攻撃などのセキュリティー脅威につながる可能性があります。
• IPアドレス枯渇:
  • IPアドレスプールが不足すると、新しいデバイスにIPアドレスを割り当てることができなくなります。

DHCPを導入する際は、これらのメリット・デメリットを考慮し、適切なセキュリティー対策を講じる必要があります。例えば、DHCPスヌーピングなどのセキュリティー機能を有効にすることで、不正なDHCPサーバーからの攻撃を防ぐことができます。また、IPアドレスプールを適切に設計することで、IPアドレス枯渇を防げます。

DHCPサーバーの種類

DHCPサーバーを構築するにあたって様々なOSやネットワーク機器を利用できます。ここでは代表的なDHCPサーバーの種類を紹介します。

DHCPサーバー の種類	説明	メリット	デメリット
Windows  Server	Windows Serverに標準搭載されているDHCPサーバー機能	GUIで簡単に設定できる	Windows Serverのライセンス費用が必要
Linux  (ISC DHCP)	Linuxで広く利用されているDHCPサーバーソフトウェア	高機能で柔軟な設定が可能	コマンドラインでの操作が必要
ルーター	市販のルーターに搭載されているDHCPサーバー機能	設定が簡単で導入しやすい	機能が限定的

DHCPの応用

IPアドレス以外の情報も自動設定

DHCPサーバーは、IPアドレス以外にも、DNSサーバーアドレス、デフォルトゲートウェイ、タイムサーバーアドレス、NTPサーバーアドレスなどのネットワーク情報をクライアントに割り当てることができます。

例えば、社内のDNSサーバーアドレスをDHCPサーバーで設定しておけば、クライアントは自動的に社内DNSサーバーを利用できます。また、NTPサーバーアドレスを設定することで、クライアントの時刻同期を自動化できます。

まとめ

DHCPは、ネットワーク管理を効率化する上で非常に有効な技術です。IPアドレスの自動割り当てによって、管理者の作業負担を軽減し、設定ミスを防げます。特に、IoTデバイスの増加に伴い、DHCPの重要性はますます高まっています。

近年では、IPv6の普及に伴い、DHCPv6と呼ばれるDHCPの次世代バージョンが利用されるようになってきています。DHCPv6は、IPv6アドレスの自動割り当てに加え、セキュリティー機能の強化などが図られています。

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