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Dynamic Host Configuration Protocol

Aus Foxwiki

Dynamic Host Configuration Protocol - (DHCP) Protokoll zur dynamischen Konfiguration von Netzwerkgeräten

Beschreibung

DHCP
  • Nachfolger vom BOOT-Protokoll
    • Rechner ohne Festplatte starten und automatisch konfigurieren

Grundlagen

DHCP regelt die dynamische Vergabe von IP-Adressen und kann die Konfiguration von Rechnern unterstützen

  • DHCP funktioniert nach dem Client-Server-Prinzip
  • Benutzer eines Rechners benötigt keine IP-Adresse von einem Administrator - werden vom DHCP-Server zur Verfügung gestellt
  • IP-Konfigurationsparameter für die Clients sind auf dem DHCP-Server gespeichert
  • Vergabe der IP-Adressen erfolgt aus einem Pool von IP-Adressen, der vom Server verwaltet wird
  • Implementierung von DHCP-Relays, um DHCP-Nachrichten in andere Subnetze weiterzuleiten, die über keinen DHCP-Server verfügen

Beim Start einer DHCP-Client-Applikation werden vom Server folgende Informationen angefordert:

  • Client-IP-Adresse
  • Lease-Dauer
  • Identifikation des DHCP-Servers
  • Subnetzmaske
  • Default-Gateways
  • statische Routen
  • Hostname & Domainname
  • Lokation externer Server (z. Bsp. Time-Server)

Anforderungen an den DHCP-Server

Ein DHCP-Server muss über einen Bereich gültiger IP-Adressen verfügen.

  • Der Server benötigt eine manuell zugewiesene statische IP-Adresse (der Server selbst kann kein Client sein).
  • Soll ein Server IP-Adressen für Clients in verschiedenen Subnetzen verteilen, so müssen sämtliche Router zwischen den Subnetzen als DHCP-Relay-Agenten konfiguriert werden.
    • Wird dies von den Routern nicht unterstützt, benötigt jedes Subnetz einen eigenen DHCP-Server.
  • Im Pool der IP-Adressen dürfen keine statischen IP-Adressen enthalten sein, da diese anderenfalls doppelt vergeben würden.

Zuweisungsmethoden des DHCP-Verfahrens

Automatische Zuweisung

IP-Adressen werden automatisch an die MAC-Adressen von neuen DHCP-Clients vergeben & diese Zuordnung in einer Tabelle festgehalten

  • Vergabe der IP-Adresse an den Client erfolgt aus einem Pool von IP-Adressen, der vom Server verwaltet wird
  • Zuordnungen sind permanent und werden nicht entfernt - jeder Client erhält somit stets die gleiche IP-Adresse

Dynamische Zuweisung

Vergabe erfolgt analog der Automatischen Zuweisung

  • Zuweisung der IP-Konfiguration jedoch für einen bestimmten Zeitraum (Lease-Dauer)
  • Verfall der IP-Adresse nach Ablauf der Lease-Dauer - Neuvergabe an anderen Client durch den DHCP-Server möglich
  • Client kann/muß vor Ablauf der Lease-Dauer eine Verlängerung beantragen
  • erlaubt, als einzige Zuweisungsmethode die Wiederverwendung von IP-Adressen, wenn der Client diese nicht mehr benötigt

Manuelle Zuweisung

DHCP-Server führt eine Zuweisungstabelle: feste Zuordnung von MAC-Adresse zu IP-Adresse (statisches DHCP)

  • Client erhält immer die gleiche IP-Adresse
  • nur Rechner mit bekannten & registrierten MAC-Adressen erhalten eine IP-Adresse
  • sinnvoll bei Servern, die stets unter der gleichen IP-Adresse erreichbar sein sollen

DHCP-Nachrichten

Austausch von festgelegten DHCP-Nachrichten zwischen Server & Client

  • Übermittlung durch das verbindungslose Transportprotokoll UDP (Server-Port: 67 & Client-Port: 68)
  • Der DHCP-Client stellt einen Anwendungsprozess auf einem Rechner dar & ist auf dem Well-Known-Port 68 erreichbar
  • Der DHCP-Server läuft als Anwendungsprozess auf einem dedizierten Rechner & ist auf dem Well-Known-Port 67 zu erreichen

Aufbau von DHCP-Nachrichten

Feld Länge [Byte] Bedeutung Beschreibung
op 1 Operation gibt an, ob es sich um eine Anfrage oder Antwort handelt
htype 1 Netztyp Angabe des Netztyps gemäß RFC 1340
hlen 1 Länge der Hardware-Adresse physikalische Netzadresse (z. Bsp. 6 = MAC-Adresse)
hops 1 Anzahl der Hops Anzahl von Routern mit DHCP-Relay-Funktion auf dem Weg zwischen Client & Server
xid 4 Transaktions-ID Identifikationsnummer für die Transaktion zwischen Client & Server
secs 2 Sekunden von Seiten des Clients, die Zeit seit Beginn des Vorgangs
flags 2 Flags nur das höchstwertige Bit wird verwendet, um anzuzeigen, ob der Client noch über eine IP-Adresse verfügt
ciaddr 4 Client-IP-Adresse wird vom Client angegeben, falls dieser noch über eine IP-Adresse verfügt
yiaddr 4 Your-IP-Adresse IP-Adresse, die der Server dem Client zugewiesen hat
siaddr 4 Server-IP-Adresse IP-Adresse des DHCP-Servers
giaddr 4 IP-Adresse des Routers mit DHCP-Relay-Funktion
chaddr 16 Client-Hardware-Adresse Client-Mac-Adresse
sname 64 Server-Name
file 128 File / Datei
options bis 312 Optionen zusätzliche Konfigurationsparameter - DHCP-Optionen nach RFC 2132

Ablauf der Kommunikation


Anforderungsphase

Client sendet die Nachricht DHCP-DISCOVER mit einem Broadcast (Ziel-IP: 255.255.255.255) in sein lokales Netz

  • DHCP-DISCOVER-Nachricht kann Optionen enthalten, wie Vorschläge für IP-Adresse & Lease-Dauer
  • Anforderung der benötigten Konfigurationsparameter - IP-Adresse, Subnetzmaske und weitere
  • Angabe der MAC-Adresse des Clients (chaddr) zwingend erforderlich
  • Nachricht ist normalerweise auf das eigene Subnetz beschränkt - kann aber durch DHCP-Relay-Agenten in andere Subnetze weitergeleitet werden

Angebotsphase

Mit der Nachricht DHCP-OFFER lässt der DHCP-Server dem Client ein Angebot zukommen.

Der Server versucht dabei, den Client direkt zu erreichen - was nicht immer möglich ist:

Fall A

  • Client wird gerade initialisiert & verfügt noch nicht über eine IP-Adresse
  • Angebot wird als Broadcast versandt - erhält aber bereits die MAC-Adresse des Clients, sodass nur dieser die Nachricht lesen darf

Fall B

  • Client verfügt bereits über eine IP-Adresse - deren Lease-Dauer jedoch zu Ende geht
  • Angebot wird in diesem Fall direkt an die IP-Adresse des Clients gesendet
  • Zu diesem Zeitpunkt muss der Server die IP-Adresse noch nicht reservieren, kann dies aber tun.

Auswahlphase

Der Client wählt die Konfigurationsparameter des zuerst erhaltenen Angebots aus.

  • Senden einer Nachricht DHCP-REQUEST - Optionsfeld muß den Eintrag DHCP Server Identifier enthalten
  • Nachricht wird als Broadcast versendet, um andere DHCP-Server darüber in Kenntnis zu setzen, dass der Client sich entschieden hat und die entsprechenden Server die reservierten Parameter wieder freigeben können
  • angebotene IP-Adresse wird mit der Option Requested IP Address bestätigt

Bestätigungsphase

Antwort des DHCP-Servers mit der Nachricht DHCP-ACK mit allen Konfigurationsparametern für den Client

  • Sollten in dieser Phase weitere Angebote eintreffen, werden diese vom Client verworfen.


Weitere Nachrichtentypen

Nachrichtentyp Beschreibung
DHCP-NAK Wird während der Bestätigungsphase vom Server an den Client gesendet, um diesen darauf hinzuweisen, daß die im DHCP-REQUEST angeforderten Konfigurationsparameter abgeleht wurden:
  • wenn ein Client versucht seine bisherige IP-Adresse zu verlängern, diese jedoch nicht mehr verfügbar ist
  • wenn ein Client in ein anderes Subnetz umgezogen & somit die IP-Adresse ungültig ist
DHCP-RELEASE Hiermit teilt ein Client dem Server mit, daß er seine IP-Adresse nicht mehr benötigt und der Server die Adresse freigeben und anderweitig vergeben kann
DHCP-DECLINE Der Client kann hierüber den Server in Kenntnis setzen, daß einige Parameter ungültig sind (etwa seine MAC-Adresse)
DHCP-INFORM Kann von Clients verwendet werden, denen eine statische IP-Adresse zugewiesen wurde, um weitere dynamische Konfigurationsparameter vom Server anzufordern.

Lease-Dauer

Wurde der Client über die Dynamische Zuweisung konfiguriert, wird dessen IP-Adresse nach Ablauf der Lease Time ihre Gültigkeit verlieren & kann vom Server neu vergeben werden. Dementsprechend muß der Client vor Ablauf der Lease-Dauer eine Verlängerung der Gültigkeit seiner Konfigurationsparameter anfordern:

  • Client sendet ein DHCP-REQUEST an den Server, von dem er konfiguriert wurde - gewünschte IP-Adresse wird mit der Option Requested IP Address mitgeteilt
  • Standardmäßig erfolgt diese Anfrage nach Ablauf von 50 Prozent der Lease-Dauer.
  • Wird vom Server nicht auf diese Anfrage reagiert, sendet der Client nach Ablauf von 7/8 der Lease-Dauer eine erneute Anfrage.
  • Kann der Anfrage entsprochen werden, sendet der DHCP-Server ein DHCP-ACK an den Client
  • Erhält der Client kein rechtzeitiges DHCP-ACK, muß dieser den Konfigurationsprozeß mit einem DHCP-DISCOVER erneut beginnen - die bisherige IP-Adresse darf bis zum Ablauf der Lease-Dauer behalten werden.


DHCPv6

Dynamic Host Configuration Protocol - Dynamic Host Configuration Protocol für IPv6

Erweiterte Funktionen

Konfiguration und Verwaltung von IPv6-Netzwerkgeräten

  • DHCPv6 vs. DHCPv4

Spezifische Funktionen für IPv6-Netze

  • Zuweisung von IP-Adressen
  • DNS-Konfigurationen
  • weitere Netzwerkinformationen
Unterschiede SLAAC und DHCPv6

DHCPv6 ermöglicht eine feinere Kontrolle

  • Netzwerkkonfiguration
  • Zusätzliche Parameter (Domänennamen, NTP-Server, ...)

Funktionsweise

Kommunikation zwischen Client und Server

Nachrichtentypen

Nachrichtentyp Beschreibung
Solicit
Advertise
Request
Reply
Renew
Rebind
Release
Decline


Anhang

Siehe auch

Dokumentation

Man-Page
Info-Page

RFC

RFC Titel Jahr
1541 Dynamic Host Configuration Protocol 1993
2131 Aktualierung von 1541 1997
2132 Erweiterung
3396 Erweiterung
4361 Erweiterung

Links

Projekt

Weblinks