変更要約: 初版
3.2DHCPとアドレス配布
DHCPのDISCOVER/OFFER/REQUEST/ACKの4メッセージ交換、リースによるアドレスの一時貸与、複数セグメントで使うDHCPリレーエージェント、サーバ機器などに使う固定割当、そして複数セグメント環境でのDHCPスコープ設計を、実務での配布設計の判断とともに学びます。
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）は、クライアントにIPアドレスを自動配布するプロトコルですが、ネットワークスペシャリストにとって本質的な問いは「1台のDHCPサーバで、複数のVLAN・複数のセグメントにどうアドレスを配るか」という設計判断です。ブロードキャストが届く範囲は原則1セグメント内に限られるため、複数セグメントにまたがる配布には工夫が必要になります。この節ではメッセージのやり取りの正確な理解から、実際の配布設計まで扱います。
3.2.1DHCPの4メッセージ（DORA）
- ①DISCOVER＝クライアントがDHCPサーバを探すために送るブロードキャストメッセージ（送信元不明のためIPアドレス未確定の状態で送信）。
- ②OFFER＝DISCOVERを受けたDHCPサーバが「このアドレスを貸せます」と提示するメッセージ（複数サーバがあれば複数のOFFERが返る場合がある）。
- ③REQUEST＝クライアントが提示されたOFFERの中から1つを選び「このアドレスをください」とブロードキャストで要求するメッセージ（他のサーバに「あなたのOFFERは使いません」と伝える意味も持つ）。
- ④ACK＝要求されたサーバがアドレス割当を確定させる応答メッセージ（サブネットマスク・デフォルトゲートウェイ・DNSサーバ等の設定情報もあわせて渡す）。この4段階を頭文字でDORAと呼ぶ。
3.2.2リースと固定割当
- リース＝DHCPで配布されたIPアドレスには有効期限（リース期間）があり、クライアントは期限の50%が経過した時点で最初の更新（REQUEST再送）を試みる。更新に失敗し続けリース期限が切れると、そのアドレスは他のクライアントに再配布可能になる。
- 固定割当（DHCP予約）＝クライアントのMACアドレスに対して常に同じIPアドレスを配布するよう設定する方式。サーバやネットワーク機器のように「常に同じIPであってほしい」機器に使い、静的設定の手間を省きつつ一元管理できる。
3.2.3DHCPリレーエージェントと複数セグメント配布
- DHCPのDISCOVER/REQUESTはブロードキャストであり、原則ルータを越えて転送されない。よって複数セグメント（VLAN）を1台のDHCPサーバで配布したい場合、各セグメントのゲートウェイ（L3スイッチ・ルータ）にDHCPリレーエージェント機能を有効にする必要がある。
- リレーエージェントはクライアントからのブロードキャストを受け取ると、それをユニキャストでDHCPサーバへ中継し、応答が来たら再びブロードキャスト（または該当クライアントへ）で返す。中継時にリレーエージェントは自身のIPアドレスを
giaddrフィールドに設定し、サーバはこれを見てどのセグメント用のスコープからアドレスを払い出すかを判断する。
「DORA=DISCOVER→OFFER→REQUEST→ACK」「リース更新は期限の50%経過時点で試行」「ブロードキャストはルータを越えないためリレーエージェントで中継」が最頻出です。リレーエージェントがgiaddrにセグメントの情報を載せてサーバに伝える仕組みも押さえておきましょう。
あるオフィスビルに3つのフロア（それぞれ別VLAN・別セグメント）があり、1台のDHCPサーバを本社サーバルームに集約配置してビル全体のIPアドレスを一元管理したいとします。まず物理設計として、各フロアのL3スイッチ（各VLANのデフォルトゲートウェイ）にDHCPリレーエージェントを有効化し、DHCPサーバのIPアドレスを中継先として設定します。次にDHCPサーバ側では、フロアごとに異なるスコープ（例：1階=192.168.1.0/24、2階=192.168.2.0/24、3階=192.168.3.0/24）を作成し、リレーエージェントが中継時にセットするgiaddr（そのセグメントのゲートウェイIP）を見て、DHCPサーバが「どのスコープから払い出すべきか」を自動判断できるようにします。この設計では、各フロアのプリンタやNAS等は固定割当（MACアドレス紐付け）で常に同じIPを払い出すよう設定し、一般PCやスマートフォンには通常のリースで動的に配布します。さらに、フロアの利用者増加に備えてスコープには十分な予備アドレスを確保し、リース期間は「オフィスのPCは長め（例1週間）、来訪者用Wi-Fiは短め（例2時間）」のように用途に応じてリース期間を差別化することで、限られたアドレス空間を無駄なく再利用できます。このように複数セグメントのDHCP配布は、「リレーエージェントによる中継」と「セグメントごとのスコープ設計」の2つを組み合わせて実現します。
| 順序 | メッセージ | 送信元 | 種別 |
|---|---|---|---|
| 1 | DISCOVER | クライアント | ブロードキャスト |
| 2 | OFFER | DHCPサーバ | （通常）ブロードキャストまたはユニキャスト |
| 3 | REQUEST | クライアント | ブロードキャスト |
| 4 | ACK | DHCPサーバ | （通常）ブロードキャストまたはユニキャスト |
ひっかけ： 「DHCPのブロードキャストはルータを越えて自動的に転送される」は誤りです——ブロードキャストは原則同一セグメント内にとどまり、複数セグメントに配布するには各ゲートウェイでリレーエージェントを明示的に有効化する必要があります。また「リースが切れる直前まで更新を試みない」も誤り＝リース期間の50%経過時点で最初の更新を試行します。
3.2.4この節のまとめ
- DHCPはDISCOVER→OFFER→REQUEST→ACK（DORA）の4段階でアドレスを配布する
- リースは期限の50%経過時点で更新を試行、サーバ/機器等の固定IPには固定割当を使う
- ブロードキャストはセグメントを越えないため、複数セグメント配布にはDHCPリレーエージェントとセグメント別スコープ設計を組み合わせる
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理解度チェック
（軽い確認用）Q1. 3つのVLANに分かれたオフィスで1台のDHCPサーバから全VLANへアドレスを配布したい。この要件を満たすために各VLANのL3スイッチに設定すべき機能はどれか。
Q2. 社内のファイルサーバに常に同じIPアドレスを割り当てたいが、IPアドレスの一元管理はDHCPサーバで続けたい。最も適した設定はどれか。
Q3. DHCPクライアントがリースしたIPアドレスの更新（リニューアル）を最初に試みるタイミングとして正しいものはどれか。