IPv4/DHCP: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 6. November 2024, 12:32 Uhr

DHCP ist ein Protokoll zur dynamischen Konfiguration von Geräten in Neztwerken.

Beschreibung

DHCP kann als Nachfolger vom BOOT-Protokoll verstanden werden, das entwickelt wurde, um Rechner ohne Festplatte in IP-Netzen zu starten und automatisch zu konfigurieren.
Veröffentlichung der ersten DHCP-Version Ende 1993 im RFC 1541
Ablösung durch neue Version in RFC 2131 im März 1997
Erweiterungen von RFC 2131 durch die RFCs 2132, 3396 & 4361

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 zum Beispiel Vorschläge für IP-Adresse & Lease-Dauer
Anforderung der benötigten Konfigurationsparameter - IP-Adresse, Subnetzmaske etc.
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, so daß 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 (zum Beispiel 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.

Anhang

Siehe auch

DHCP
DHCPv4

Sicherheit

Dokumentation

RFC

Man-Page

Info-Pages

Links

Projekt

Weblinks

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+'''DHCP''' ist ein Protokoll zur dynamischen Konfiguration von Geräten in Neztwerken.
-= Historie =
+== Beschreibung ==
+[[File:2023-10-30_00-46.png|mini|400px]]
 * DHCP kann als Nachfolger vom BOOT-Protokoll verstanden werden, das entwickelt wurde, um Rechner ohne Festplatte in IP-Netzen zu starten und automatisch zu konfigurieren.
 * Veröffentlichung der ersten DHCP-Version Ende 1993 im RFC 1541
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 * Erweiterungen von RFC 2131 durch die RFCs 2132, 3396 & 4361
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+== Grundlagen ==
 * DHCP regelt die dynamische Vergabe von IP-Adressen und kann die Konfiguration von Rechnern unterstützen
 * DHCP funktioniert nach dem Client-Server-Prinzip
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 Beim Start einer DHCP-Client-Applikation werden vom Server folgende Informationen angefordert:
 * Client-IP-Adresse
 * Lease-Dauer
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 * Lokation externer Server (z. Bsp. Time-Server)
-== Anforderungen an den DHCP-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.
+* 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 ==
-== Ablauf des DHCP-Verfahrens ==
+=== Automatische Zuweisung ===
-'''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 ===
-'''Dynamische Zuweisung''':
 * Vergabe erfolgt analog der ''Automatischen Zuweisung''
 * Zuweisung der IP-Konfiguration jedoch für einen bestimmten Zeitraum (''Lease''-Dauer)
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 * erlaubt, als einzige Zuweisungsmethode die Wiederverwendung von IP-Adressen, wenn der Client diese nicht mehr benötigt
+=== Manuelle Zuweisung ===
-'''Manuelle Zuweisung''':
 * DHCP-Server führt eine Zuweisungstabelle: feste Zuordnung von MAC-Adresse zu IP-Adresse (statisches DHCP)
 * Client erhält immer die gleiche IP-Adresse
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 * sinnvoll bei Servern, die stets unter der gleichen IP-Adresse erreichbar sein sollen
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+== DHCP-Nachrichten ==
 * Austausch von festgelegten DHCP-Nachrichten zwischen Server & Client
 * Übermittlung durch das verbindungslose Transportprotokoll UDP (Server-Port: 67 & Client-Port: 68)
@@ Zeile 67: / Zeile 58: @@
 * Der DHCP-Server läuft als Anwendungsprozess auf einem dedizierten Rechner & ist auf dem Well-Known-Port 67 zu erreichen
+=== Aufbau von DHCP-Nachrichten ===
-== Aufbau von DHCP-Nachrichten ==
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+{| class="wikitable"
-{| class="wikitable"
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 ! Feld !! Länge [Byte] !! Bedeutung !! Beschreibung
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 | op || 1 || Operation || gibt an, ob es sich um eine Anfrage oder Antwort handelt
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-| htype || 1 || Netztyp || Angabe des Netztyps gemäß RFC 1340 (z. Bsp. 6 = 802.x-LAN)
+| htype || 1 || Netztyp || Angabe des Netztyps gemäß RFC 1340
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-== Ablauf der Kommunikation ==
-[[File:WireShark-DHCP-Phasen.png|1000px|none]]
-'''Anforderungsphase''':
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-* Client sendet die Nachricht ''DHCP-DISCOVER'' mit einem Broadcast (Ziel-IP: 255.255.255.255)
+==== 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 zum Beispiel Vorschläge für IP-Adresse & Lease-Dauer
 * Anforderung der benötigten Konfigurationsparameter - IP-Adresse, Subnetzmaske etc.
 * 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.
-'''Angebotsphase''':
+Der Server versucht dabei, den Client direkt zu erreichen - was nicht immer möglich ist:
-* Mit der Nachricht ''DHCP-OFFER'' läßt der DHCP-Server dem Client ein Angebot zukommen.
+'''Fall A'''
-* 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, so daß nur dieser die Nachricht lesen darf
-Fall B:
+'''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
-'''Auswahlphase''':
+==== Bestätigungsphase ====
+Antwort des DHCP-Servers mit der Nachricht ''DHCP-ACK'' mit allen Konfigurationsparametern für den Client
-* Der Client wählt die Konfigurationsparameter des zuerst erhaltenen Angebots aus.
-* Senden einer Nachricht ''DHCP-REQUEST'' an den ausgewählten DHCP-Server (''sname'')
-* angebotene IP-Adresse kann mit der Option ''Requested IP Address'' bestätigt werden
-* 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
-'''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.
-[[File:DHCP-Phasen.png|1600px|none]]
+[[File:DHCP-Phasen.png|1000px|none]]
+==== Weitere Nachrichtentypen ====
+{| class="wikitable options"
+|-
+! 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 (zum Beispiel seine MAC-Adresse)
+|-
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+|}
-'''Weitere DHCP-Nachrichtentypen''':
+== Lease-Dauer ==
+[[File:LeaseTime.png|mini|500px]]
+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.
-''DHCP-NAK'':
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-* 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'':
+== Anhang ==
-* 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
+=== Siehe auch ===
+{{Special:PrefixIndex/DHCP}}
+==== Sicherheit ====
+==== Dokumentation ====
+===== RFC =====
+===== Man-Page =====
+===== Info-Pages =====
+==== Links ====
+===== Projekt =====
+===== Weblinks =====
-''DHCP-DECLINE'':
-* Der Client kann hierüber den Server in Kenntnis setzen, daß einige Parameter ungültig sind (zum Beispiel seine MAC-Adresse)
-''DHCP-INFORM'':
+[[Kategorie:IPv4]]
-* Kann von Clients verwendet werden, denen eine statische IP-Adresse zugewiesen wurde, um weitere dynamische Konfigurationsparameter vom Server anzufordern.
+</noinclude>