Dynamic Host Configuration Protocol

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

Beschreibung

DHCP

Nachfolger des BOOT-Protokoll

• Rechner ohne Festplatte starten und automatisch konfigurieren

Grundlagen

Dynamische Vergabe von IP-Adressen

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

Informationen

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
• Adressen externer Server (z. B. Time-Server)

Anforderungen an einen 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

Methode	Beschreibung
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

• DHCP
• DHCP/Client
• DHCP/Sicherheit
• DHCP/snooping
• DHCP6s
• DHCPv4
• DHCPv4/Server
• DHCPv4/Server/Konfiguration
• DHCPv6
• DHCPv6/DHCPv4
• DHCPv6/Message
• DHCPv6s

• DHCPv6

Dokumentation

RFC

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

TMP

Allgemein

• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
• Transport durch UDP
• Standard-Ports:
• * IPv4:67 (Server) 68 (Client)
• * IPv6: 547 (Server) 546 (Client)

Aufgabe

• Clients automatisch in ein bestehendes Netz einbinden
• Übermittlung der Netzwerkeinstellungen:
• * IP-Adressen
• * Rechnername
• * Netzmaske
• * Broadcast-Adresse
• * Gateway
• * DNS-Nameserver
• * NetBIOS Nameserver
• * Boot-Image für plattenlose Workstations
• * Time- und NTP-Server, die für die Synchronisierung der Uhrzeit zuständig sind

Betriebsmodi

Manuelle Zuordnung

• In diesem Modus (statisches DHCP) werden am DHCP-Server die IP-Adressen bestimmten MAC-Adressen fest zugeordnet
• Die Adressen werden der MAC-Adresse auf unbestimmte Zeit zugeteilt
• Der Nachteil kann darin liegen, dass sich keine zusätzlichen Clients in das Netz einbinden können, da die Adressen fest vergeben sind

Automatische Zuordnung

• Am DHCP-Server wird ein Bereich (range) von IP-Adressen definiert
• IP-Adressen werden automatisch an die MAC-Adressen von neuen DHCP-Clients zugewiesen und keinem anderen Host mehr zugewiesen
• Neue Clients erhalten keine IP-Adresse, wenn Adressbereich vergeben ist

Dynamische Zuordnung

• Automatische Zuordnung aber mit Lease-Time: Festlegung wie lange eine IP-Adresse an Client "verliehen" wird, bevor Client eine "Verlängerung" beantragen muss
• Bei "Nicht-Verlängerung" wird IP-Adresse frei und neu vergeben
• DHCP-Server vergibt auch von der MAC-Adresse abhängige IP-Adressen, d. h. ein Client bekommt hier selbst nach längerer Netzwerkabstinenz und Ablauf der Lease-Time die gleiche IP-Adresse wie zuvor (es sei denn natürlich, diese ist inzwischen schon anderweitig vergeben)