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Dynamic Host Configuration Protocol

Dynamisches Host-Konfigurationsprotokoll (DHCP) ist ein Computerprotokoll, das beschreibt, wie ein Computer seine Netzwerkeinstellungen dynamisch von a DHCP-Server erhalten kann. Das DHCP-Protokoll basiert auf dem Internet Protocol IP und arbeitet mit UDPPakete.

Einführung

Bei DHCP gilt das Prinzip, dass Geräte in einem IP-Netzwerk keine feste IP-Adresse haben, sondern ihre IP-Adresse dynamisch von einem zentral verwalteten DHCP-Server beziehen. Der Server, der selbst über eine feste IP-Adresse verfügt, verwaltet dazu einen „Pool“ an verfügbaren IP-Adressen, meist im privaten Adressraum nach RFC 1918. Nach dem Hochfahren des DHCP-Servers sind diese Adressen frei und können von den Geräten im Netzwerk angefordert werden. Die IP-Adressen werden durch die Anfragen vergeben, zahlenmäßig natürlich begrenzt auf die Größe des Pools.

Geräte, die in das Netzwerk eintreten, können eine IP-Adresse durch eine Anforderungssequenz erhalten, die eine begrenzte Gültigkeit hat, für die eingestellte Gültigkeitsdauer, die "Lease Time". Geräte, die das Netzwerk verlassen, müssen ihre Adresse offenlegen. Dies geschieht natürlich nicht in allen Fällen. Nach Ablauf der Gültigkeitsdauer wird die Adresse jedoch irgendwann wieder verfügbar sein.

DHCP-Server können für bestimmte Geräte eine feste IP-Adresse konfiguriert haben. So ist es beispielsweise möglich, dass innerhalb eines Unternehmens alle Netzwerkdrucker eine feste IP-Adresse erhalten, während anderen Geräten eine zufällige Adresse aus dem Pool zugewiesen wird.

Herkunft und Klassifizierung

DHCP hat seinen Ursprung im BootPProtokoll, das ursprünglich entwickelt wurde, um Computern Betriebssystem von dem Netzwerk Laden. Heute befindet sich BootP wie DHCP im TCP/IPSuite, um genau zu sein in der Internetschicht. Man kann diese Schicht mit der Netzwerkschicht in der vergleichen OSI-Modell, oder Schicht 3.

Leistungen

Die Verwendung von DHCP hat wichtige Vorteile für die Netzwerkverwaltung:

  • Es ist nicht notwendig, auf jedem Gerät einzeln eine IP-Konfiguration vorzunehmen, sondern kann die Konfiguration zentral für alle Geräte verwalten.
  • Bei einer Änderung der Netzwerkkonfiguration, zB bei der Verwendung anderer Subnetze, muss nur zentral eine Anpassung vorgenommen werden.
  • Beim Umzug eines Gerätes, zB in eine andere Abteilung mit einem anderen Subnetz, müssen keine Änderungen am Gerät vorgenommen werden.
  • Mit DHCP ist es möglich, bestimmte Regeln, "Policies" zu implementieren, zB indem man einem Gerät nur für einen bestimmten Zeitraum eine IP-Adresse zuweist. Die zugewiesene Adresse kann auch regelmäßig geändert werden, um die Sicherheit zu erhöhen. Dem steht jedoch entgegen, dass keine feste Eins-zu-eins-Beziehung zwischen MAC-Adresse und IP-Adresse mehr besteht, was sich wiederum negativ auf die Rückverfolgbarkeit und damit die Sicherheit auswirken kann.
  • Mit IP-Adressen kann man effizienter umgehen. Angenommen, in einer Abteilung gibt es 1000 Mobilgeräte, es können jedoch maximal 200 gleichzeitig vorhanden sein. Bei statischer Vergabe sollte man 1000 Adressen verwenden. Bei der dynamischen Zuweisung hingegen kann man einen "Pool" von 200 Adressen verwenden. Dies ist traditionell sehr wichtig für Dienstanbieter, die Benutzern öffentliche IP-Adressen zuweisen müssen. Die Bedeutung nimmt jedoch in gewissem Maße ab, da viele Geräte kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich verbunden sind. Andererseits ist die Anzahl der IP-Adressen eines Providers begrenzt und es fallen auch Kosten an, so dass der effiziente Umgang mit ihnen weiterhin von großer Bedeutung ist.

Protokoll

Ein Gerät, das eine IP-Adresse beziehen möchte, muss dazu eine Anfragesequenz starten. Wenn das Netzwerk richtig konfiguriert ist, sollte mindestens ein DHCP-Server auf die Anfrage antworten. Das anfordernde Gerät kann dann die letzte Anforderung stellen, auf die der einreichende Server normalerweise mit Ja antwortet. Von da an ist das anfragende Gerät auch auf der Internetschicht Teil des Netzwerks und kann IP-paketbasierte Kommunikation durchführen. Es kann mehr als einen DHCP-Server im Netzwerk für verschiedene Subnetze geben.

DHCP DORA (D)Erkennung (O)Angebot (R)Anfrage (A)ck Prozess

Der gesamte Vorgang zum Abrufen der Netzwerkeinstellungen besteht aus einer Folge von vier Anfragen und Antworten. Dieser Vorgang ist unter der Abkürzung . bekannt DORA. dentdecken Öbieten Rreiten einanerkennen.

Unten sehen Sie den Ablauf einer erfolgreichen Anfrage, wobei der Name der Nachricht innerhalb des DHCP-Protokolls in Klammern angegeben ist:

  • DHCP-Erkennung (DHCPDISCOVER): Das anfragende Gerät, der Client, sendet eine Netzwerkpaket adressiert an alle Computer innerhalb seines eigenen Ethernet-Segments durch die Verwendung von Übertragung. Dazu verwendet der Anforderer entweder die globale Broadcast-Adresse 255.255.255.255 oder die Broadcast-Adresse des Netzwerksegments, in dem er sich befindet. Alle Geräte in diesem Netzwerksegment erhalten dieses DHCPDISCOVER-Paket.
  • DHCP-Angebot (DHCPOFFER): Auf das DHCPDISCOVER-Paket soll/sollte nur der DHCP-Server oder ein beliebiger DHCP-Server im Netzwerk antworten. Jeder DHCP-Server, der antworten möchte, reserviert eine noch freie IP-Adresse und sendet ein DHCPOFFER-Paket unter Angabe der angebotenen IP-Adresse an die MAC-Adresse des Anforderers zurück.
  • DHCP-Anfrage (DHCPREQUEST): Das anfragende Gerät weiß nun, von welchem ​​Server oder welchen Servern es die IP-Adresse beziehen kann. Das Gerät verwendet DHCPREQUEST, um die Anfrage an den ersten antwortenden DHCP-Server zu stellen und mögliche andere DHCP-Server zu benachrichtigen, dass es eine IP-Adresse von einem anderen DHCP-Server erhalten hat. Im Ergebnis geschieht dies wie bei DHCPDISCOVER mit einem Broadcast-Paket, das von allen DHCP-Servern empfangen wird.
  • DHCP-Bestätigung (DHCPACK): Der DHCP-Server bestätigt die Anfrage. Das erneut gesendete DHCPACK-Paket enthält alle Informationen mit den Netzwerkeinstellungen. Das Gerät, das die neue IP-Adresse erhalten hat, sollte an dieser Stelle einen Test durchführen, um sicherzustellen, dass keine anderen Geräte dieselbe IP-Adresse haben.

Der Client verwendet also die Informationen des ersten DHCP-Servers, von dem er eine Antwort erhält, und baut mit diesen Informationen seine Netzwerkverbindung auf. Der betreffende Computer hat nun eine eindeutige IP-Adresse und kann somit mit anderen Geräten kommunizieren.

Es ist natürlich auch möglich, dass die Anwendung aufgrund eines Fehlers oder einer bereits bestehenden Zuordnung nicht erfolgreich ist. Dazu dienen folgende DHCP-Nachrichten:

  • DHCP negative Acknowledgement (DHCPnAK): Im Fehlerfall antwortet der DHCP-Server mit einem DHCP-NAK-Paket.
  • DHCP-Ablehnung (DHCPDECLINE): Das Client-Gerät meldet dem DHCP-Server, dass die Netzwerkadresse bereits verwendet wird.

Ein Client-Gerät kann die verwendete IP-Adresse auch wieder freigeben:

  • DHCP-Freigabe (DHCPRELEASE): Das Client-Gerät meldet dem DHCP-Server, dass die Netzwerkadresse freigegeben werden darf und bricht damit die aktuelle Mietzeit.

Daten, die weitergegeben werden (können) sind:

  • Eine eindeutige Netzwerknummer (IP Adresse);
  • Welche Adresse(n) im Netzwerk a Tor ist/sind, mit dem eine Verbindung zu einem anderen Netzwerk, beispielsweise dem Internet, besteht (nicht erforderlich);
  • Was der/die Nameserver (DNS-Server) ist/sind (nicht notwendig);
  • Wie groß das Netzwerk ist, dh unter welchen Umständen sich der Zielrechner im Netzwerk befindet oder über das Gateway zugegriffen werden muss. Das wird der Netzmaske erwähnt.
  • Die Gültigkeitsdauer (Mietzeit oder Dauer)

Handbuch

Es ist nicht erforderlich, DHCP zu verwenden. Ein Computer kann auch manuell mit den richtigen Einstellungen versehen werden. In der Praxis jedoch viele Systemadministratoren DHCP ist einfacher, da sie nicht alle Computer im Netzwerk selbst manuell konfigurieren müssen. Auch bei Änderungen im Netzwerk muss lediglich der DHCP-Server mit den neuen Einstellungen aktualisiert werden.

Viele große Netzwerke arbeiten mit festen IP-Nummern (und damit ohne DHCP), um die Einstellungen für zehntausende PCs einmal manuell vorzunehmen. Dies erleichtert auch die Festlegung von Routen von einem Netzwerkgerät (PC) zu einem anderen (z. B. einem Drucker) basierend auf der IP-Adresse. Eines der größten Netzwerke in den Niederlanden (VerteidigungMULAN) ist so aufgebaut. Ein zusätzlicher Sicherheitsvorteil besteht darin, dass IP-Pakete von unbekannten MAC-Adressen sofort erkannt werden können.

ISPs

Internetanbieter auch gerne DHCP verwenden. Dadurch konnten sie die Anzahl der benötigten IP-Adressen begrenzen, da nicht alle ihre Abonnenten gleichzeitig eine Verbindung herstellen. Diese Zahl wurde dann auf die Zahl beschränkt Modems das war bei diesem ISP vorhanden. Dies wurde durch die nationale Einführung von ADSL und Kabelinternet obsolet. Da viele Computer mit ADSL- oder Kabelinternet ständig mit dem Internet verbunden sind (wenn das Modem zu Hause eingeschaltet bleibt), wird heute (2009) jeder Teilnehmer mit einer eigenen IP-Adresse versorgt.[Quelle?] Einige Anbieter screenen immer noch mit „dynamischer IP-Adresse“, aber dies dient hauptsächlich dazu, sicherzustellen, dass sie immer die gleiche IP-Adresse behalten.

Dauer

Beispiel für DHCP-Lease, bei dem der DHCP-Server (192.168.1.1) einem Client die Adresse 192.168.1.111 mit a . gegeben hat mieten von 86400 Sekunden (1 Tag).

Die DHCP-Daten haben einen gewissen Mietzeit oder Laufzeit, von wenigen Minuten bis zu mehreren Wochen. Während dieser Zeit wird die IP-Adresse für diesen bestimmten Computer reserviert. Vor Ablauf der Lease-Periode muss sich der Computer erneut bewerben und erhält möglicherweise eine andere IP-Adresse (normalerweise jedoch dieselbe IP-Adresse). Wenn ein Computer oder eine Netzwerkverbindung während der Dauer eines mieten das Protokoll bietet eine Fortsetzung der bereits erhaltenen IP-Nummer, so dass der erste Schritt (Initial Request) übersprungen und eine Erweiterung verwendet wird Für die Neuvergabe von IP-Adressen verwendet der DHCP-Server einen Adresspool . Im Heimgebrauch umfasst dieser Pool oft 50 Adressen, zum Beispiel von 192.168.1.100 - 192.168.1.149.

Breitband

Im Falle von Breitband-Internetverbindungen, wie Kabel-Internet und ADSL, wird oft auch mit DHCP verwendet, obwohl einige Anbieter verteilt auch feste Adressen. Menschen mit Dynamik IPAdresse muss sich etwas mehr anstrengen, wenn sie eine haben Server laufen wollen. Während ihre IP-Adresse im Allgemeinen gleich bleibt (zugewiesen auf Grundlage ihrer MAC-Adresse), kann es sich noch ändern. Dies geschieht beispielsweise, wenn der Host längere Zeit offline war (und die IP-Adresse freigegeben oder gar anderweitig vergeben wurde) oder wenn beispielsweise eine andere Netzwerkkarte gesteckt ist. Das IS P dann erkenne es MAC-Adresse vom Gastgeber mehr. Irgendein DNSEinstellungen müssen dann angepasst werden. Dies kann manuell oder automatisch über ein Skript (zB DynDNS) erfolgen.

Probleme mit DHCP

Ist der Computer nicht so eingerichtet, dass er eine Verlängerung der Laufzeit beim DHCP-Server selbst anfordert, oder steht für längere Zeit kein DHCP-Server zur Verfügung, wird die Verbindung in regelmäßigen Abständen von einer halben Stunde bis ein Tag. Dies ist möglich mit Anwendungen wie IRC Eine falsche Einstellung des DHCP-Servers und/oder anderer Netzwerkgeräte kann ebenfalls zu Problemen führen: wenn ein Netzwerkbenutzer IP Adresse also im Pool des DHCP-Servers, dann gibt es irgendwann zwei Netzwerkgeräte mit derselben IP-Adresse. Dies führt zu vielen Kollisionen und fehlerhaften Geräten bei Ethernet-Verbindungen. Die Reservierung von Adressbereichen ist von großer Bedeutung. Wenn der Client einen DHCP-Server nicht (oder nicht rechtzeitig) erreichen kann, verwendet der Client APIPA.

DHCP-Authentifizierung

Um DHCP sicherer zu machen, wurde im Juni 2001 die Authentifizierung für DHCP-Nachrichten entwickelt. Die DHCP-Authentifizierung wird beschrieben in RFC 3118[1] und ist eine Sicherheitsverbesserung, die normale DHCP-Nachrichten durch authentifizierte Server/Clients ersetzt. Clients und Server überprüfen den Ursprung der Ressource mit Authentifizierungsinformationen und Nachrichten. Bei ungültiger Ressource wird die Ressource abgewiesen Ein DHCP-Authentifizierungsserver kann auch Clients verarbeiten, die nur das Standard-DHCP-Protokoll unterstützen (abwärtskompatibel).

DHCP-Relay-Agent

In größeren, typischerweise hierarchisch organisierten Netzwerkumgebungen mit vielen Subnetzen und unterschiedlichen IP-Bereichen ist die Einrichtung und Wartung eines DHCP-Servers pro LAN/Subnetz nicht effizient. Für solche Netzwerke ist es daher vorzuziehen, mit einem oder mehreren zentralen DHCP-Servern zu arbeiten, die IP-Adressen für verschiedene LANs/Subnetze vergeben können. Dies bedeutet jedoch, dass DHCP-Datenverkehr zwischen den verschiedenen LANs und dem DHCP-Server zugelassen werden muss, wobei Geräte auf Schichten über der Sicherungsschicht, wie z. B. Router, umgangen werden. Um dies zu ermöglichen, kann man mit . arbeiten DHCP-Relay-Agenten.

Ein DHCP-Relay-Agent kommuniziert mit einem DHCP-Server in einem anderen IP-Netzwerk (Segment) und fungiert als Stellvertreter um DHCP-Broadcast-Nachrichten an dieses andere IP-Netzwerk zu leiten.Dadurch wird der DHCP-Verkehr über verschiedene Netzwerke hinweg transparenter.

Damit der DHCP-Relay-Agent den DHCP-Verkehr ordnungsgemäß austauschen kann, müssen in den anderen IP-Netzwerken sowohl ein DHCP-Server als auch ein DHCP-Relay-Agent vorhanden sein.Der DHCP-Relay-Agent wird auf einem geeigneten Gerät (Router, Modem oder Server) installiert ), die das Protokoll unterstützt.

Die Verwendung eines DHCP-Relay-Agenten an sich verkompliziert das Design und ist daher im Allgemeinen nur für große, komplexe Netzwerkumgebungen mit vielen Subnetzen geeignet, in denen eine Zentralisierung mehr Vorteile bietet als die Aufrechterhaltung der Einfachheit auf der Ebene einzelner Netzwerksegmente.

DHCP-MAC-Bindung

DHCP weist jedem Gerät im Netzwerk eine zufällige IP-Adresse zu. Um zu verhindern, dass ein Gerät unterschiedliche IP-Adressen erhält, gibt es die MAC-Bindung (Bind IP to MAC). Grundsätzlich macht die MAC-Bindung nichts anderes als dies: A MAC-Adresse Reserve im Netzwerk mit einer festen IP-Adresse mit nie ablaufender Lease-Time.Der Hauptvorteil ist, dass die Geräte innerhalb eines Netzwerks besser kontrolliert werden können und die Verwaltung mit DHCP effektiver ist.Die MAC-Anbindung hat zwei Möglichkeiten:

  • Normalmodus: Das Gerät mit MAC-Adresse erhält immer die gleiche IP-Adresse und verfällt nicht.
  • Strenger Modus: Das Gerät mit MAC-Adresse erhält immer die gleiche IP-Adresse und verfällt nicht. Nicht autorisierte Geräte erhalten ein temporäres IP Adresse aber den Router/Server, auf dem die MAC-Bindung läuft, nicht erreichen. Auch der Internetzugang ist gesperrt.

Beispiel mit ADSL

Eine mögliche Einstellung wie bei ADSL kann verwendet werden:10.0.0.0

10.0.0.1 Standard-Gateway (ADSL-Modem)

10.0.0.150 - 10.0.0.200 Pool von zu vergebenden IP-Adressen

10.0.0.255 Broadcast-Adresse (Nachricht an alle Netzwerkteilnehmer in diesem Segment)

Geräte, die über DHCP arbeiten, erhalten auf Anfrage vom DHCP-Server eine Adresse aus dem Adresspool. Andere Geräte im Netzwerk, die nicht mit DHCP arbeiten (dh manuell oder werkseitig eingestellt), müssen außerhalb dieses Adressbereichs bleiben. Eine mögliche Klassifizierung könnte sein:

10.0.0.10 - 10.0.0.50 Netzwerkspeichergeräte (NAS) und Netzwerkdrucker

10.0.0.51 - 10.0.0.100 PCs an festen Adressen

Siehe auch

Externer Link

  • (und) RFC 2131: Dynamisches Host-Konfigurationsprotokoll