IPv4/DHCP/Server

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)

Installation

root@router:~# apt install isc-dhcp-server

Konfiguration

Datei:/etc/dhcp/dhcpd.conf

• Lease-Time in Sekunden

default-lease-time 600;
max-lease-time 7200;

Subnet-Blöcke

subnet 10.2.0.0 netmask 255.255.0.0

Range

range 10.2.0.10 10.2.0.100;

Options

option subnet-mask 255.255.0.0;
option domain-name-servers 10.10.0.4;
option domain-name "raum102.itw";
option domain-search "raum102.itw";
option routers 10.2.0.1;

Nach der Änderung der Konfiguration, muss die dhcpd.conf erneut eingelesen werden.

root@router:~# systemctl restart isc-dhcp-server.service

Damit Änderungen bei bereits aktivem Client wirksam werden, muss dieser sie neu anfordern.

1. Bisherige Konfiguration verwerfen.

root@router:~# dhclient -r

1. Neue Konfiguration anfordern.

root@router:~# dhclient

Fehleranalyse

# cat /var/log/syslog | grep "dhcp"

Konfigurationsdatei

Datei:/etc/dhcp/dhcpd.conf

dhcpd.conf
#

# If this DHCP server is the official DHCP server for the local
# network, the authoritative directive should be uncommented.
authoritative;

# Use this to send dhcp log messages to a different log file (you also
# have to hack syslog.conf to complete the redirection).
log-facility local7;

# A slightly different configuration for an internal subnet.

subnet 10.2.0.0 netmask 255.255.0.0 {
range 10.2.0.10 10.2.0.100;
option subnet-mask 255.255.0.0;
option domain-name-servers 10.10.0.4;
option domain-name "raum102.itw";
option domain-search "raum102.itw";
option routers 10.2.0.1;
default-lease-time 600;
max-lease-time 7200;
}

#host user {
# hardware ethernet 00:1d:7d:c8:de:bd;
# fixed-address 10.2.0.50;
# option host-name "user";
#}

Konfigurationsdatei auf Client

Datei:/etc/dhcp/dhclient.conf

# Configuration file for /sbin/dhclient.
#
# This is a sample configuration file for dhclient. See dhclient.conf's 
# man page for more information about the syntax of this file 
# and a more comprehensive list of the parameters understood by 
# dhclient.
#
# Normally, if the DHCP server provides reasonable information and does
# not leave anything out (like the domain name, for example), then
# few changes must be made to this file, if any.
#

option rfc3442-classless-static-routes code 121 = array of unsigned integer 8;

send host-name = gethostname();
request subnet-mask, broadcast-address, time-offset, routers,
domain-name, domain-name-servers, domain-search, host-name,
dhcp6.name-servers, dhcp6.domain-search, dhcp6.fqdn, dhcp6.sntp-servers,
netbios-name-servers, netbios-scope, interface-mtu,
rfc3442-classless-static-routes, ntp-servers;

Verbindungsaufbau

1. DHCP-DISCOVER: Client sucht per Broadcast nach DHCP-Server
2. DHCP-OFFER: DHCP-Server bietet Client per Unicast Konfigurationsparameter der Schnittstelle an
3. DHCP-REQUEST: Client fordert angebotene Konfigurationsparameter bei DHCP-Server an (z.B. Mietanfrage)
4. DHCP-ACK: DHCP-Server sendet Konfigurationsparameter an Client

• DHCP-NAK: Ablehnung einer DHCPREQUEST-Anforderung durch den DHCP-Server.
• DHCP-DECLINE: Ablehnung durch den Client, da die IP-Adresse schon verwendet wird.
• DHCP-RELEASE: Der Client gibt die eigene Konfiguration frei, damit die Parameter wieder für andere Clients zur Verfügung stehen.
• DHCP-INFORM: Anfrage eines Clients nach weiteren Konfigurationsparametern, z. B. weil der Client eine statische IP-Adresse besitzt.

• DHCP-Refresh (nur bei dynamischer Zuordnung) DHCPACK-Nachricht
  

IP-Adresse,"lease time" und zwei Fristen: Die "Renewal-Time" T1 und die "Rebinding-Time" T2.

• T1 1/2 der Lease-Time
• T2 7/8 der Lease-Time

Zum Beispiel:

• Lease-Time = 100s => "Renewal-Time" T1 = 50s und "Rebinding-Time" T2 = 87,5s
• Nach Ablauf T1 versucht der Client, seine Lease-Time zu verlängern.
• DHCPREQUESTs per Unicast an bisherigen Server
  • Erfolgt DHCP-ACK: Client erhält bisherige Konfiguration mit frischer Lease-Time
  • Erfolgt kein DHCP-ACK: Client nutzt Konfiguration ohne Einschränkungen weiter
• Nach Ablauf von T2 sendet Client DHCPREQUESTs per Broadcast an irgendeinen anderen DHCP-Server
• Läuft die Lease-Time ab so verfällt die Konfiguration und Client beginnt erneut mit eunem DHCP-DISCOVER.
• Sind alle IP-Adressen bereits vergeben, sendet Server ein DHCP-NAK (DHCP-Not Acknowledged).

• Die genaue Verbindung in Wireshark:

Datei:Wireshark Screenshot

DHCP-Relay

• Ist eine Funktion, um DHCP über Netzwerkgrenzen (Broadcastdomäne) hinaus nutzen zu können
• Damit wird die Notwendigkeit der Bereitstellung eines DHCP-Servers in jedem Subnetz, in dem sich DHCP-Clients befinden, vermieden
• Die DHCP-Relay-Funktion wird meist durch den Router selbst erbracht
• DHCP-Relay ist ein notwendig, um die Broadcasts weiterzuleiten

Quellen

1. https://de.wikipedia.org/wiki/DHCP
2. https://kb.isc.org/docs/isc-dhcp-41-manual-pages-dhcpdconf
3. https://wiki.ubuntuusers.de/ISC-DHCPD/
4. https://wiki.debian.org/de/DHCP_Server