DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)

Gerencia de RedesRedes de Computadores II

*baseado no material de Flávio Almeida, Gustavo Ferraz, Hugo Simões, Humberto Pacheco

Motivação

• Principais parâmetros que devem ser configurados para que o protocolo TCP/IP funcione em uma máquina– Número IP– Máscara de sub-rede– Gateway Padrão– Número IP de um ou mais servidores DNS

• Em uma rede com centenas e até mesmo milhares de estações de trabalho, configurar o TCP/IP em cada estação se torna uma tarefa bastante trabalhosa

• Sempre que houver mudanças, a reconfiguração terá que ser feita manualmente em todas as estações de trabalho

Motivação

• Possibilidade de erros de configuração– Digitação do endereço IP

– Digitação da máscara de sub-rede

Motivação

Origem

RARP• Reverse Address Resolution Protocol

– Funcionalmente similar ao ARP– Faz um broadcast de requisição de um endereço IP

associado ao endereço MAC fornecido– O servidor RARP responde com um endereço IP– Apenas atribui o endereço IP (não o roteador

default e a máscara de subrede).

RARP

EndereçoEthernet MAC

(48 bit)

ARPEndereço IP(32 bit)

BOOTP• BOOTstrap Protocol (BOOTP) • De 1985• Host pode configurar seus parâmetros IP em boot time.• 3 serviços

– Atribuição de endereço IP– Detecta o endereço IP para uma máquina servidora.– O nome de um arquivo para ser carregado e executado por um cliente (boot

file name)• Não apenas a atribuição de IP, mas também o roteador padrão, máscara

de rede, etc.• Enviado como mensagens UDP• Usa o endereço de broadcast (255.255.255.255):

DHCP

9

DHCP• Dynamic Host Configuration Protocol

– A partir de 1993 – RFC 1541– Uma extensão do BOOTP– Mesmos números de porta do BOOTP – Extensões:

• Apoia alocação temporária ( “leases") de endereços IP • O cliente DHCP poderá adquirir todos os parâmetros de

configuração IP necessários para a operar

– DHCP pode interoperar com clientes BOOTP.

DHCP

▫DHCP é o mecanismo preferido para alocação dinâmica de endereços IP

▫Criado para facilitar a configuração e administração do protocolo TCP/IP em uma rede com um grande número de máquinas

▫Gerencia informações sobre parâmetros de configuração do cliente como o gateway padrão, nome do domínio, os servidores DNS, etc.

▫Evita problemas de conectividade ou desorganização da rede, tais como: Mudança de endereços IP e gateway

Conflito de endereços

Critério de atribuição de IP

• Atribuição manual• Atribuição automática• Atribuição dinâmica

OpCode Hardware Type

Your IP address

Gateway IP address

Client IP address

Server IP address

Hardware Address Length

Hop Count

Server host name (64 bytes)

Client hardware address (16 bytes)

Boot file name (128 bytes)

Transaction ID

Options

Number of Seconds Unused (in BOOTP)

Flags (in DHCP)

Formato de mensagem DHCPTipo da MensagemBootRequest /BootReply

Opicionalmente usado pelos agentes DHCP

OpCode Hardware Type

Your IP address

Gateway IP address

Client IP address

Server IP address

Hardware Address Length

Hop Count

Server host name (64 bytes)

Client hardware address (16 bytes)

Boot file name (128 bytes)

Transaction ID

Options

Number of Seconds Unused (in BOOTP)

Flags (in DHCP)

ID da transação, um número gerado randomicamente

escolhido pelo cliente, usado pelo cliente e servidor para

associar mensagens e respostas entre um cliente e um servidor.

Total de segundos passados desde que o cliente iniciou

a requisição.

Endereço IP do cliente.

Formato de mensagem DHCP

OpCode Hardware Type

Your IP address

Gateway IP address

Client IP address

Server IP address

Hardware Address Length

Hop Count

Server host name (64 bytes)

Client hardware address (16 bytes)

Boot file name (128 bytes)

Transaction ID

Options

Number of Seconds Unused (in BOOTP)

Flags (in DHCP)

Seu endereço IP.

Endereço IP do próximo servidor usado no

bootstrap; retornado no DHCPOFFER, DHCPACK pelo

servidor.

Endereço IP do agente Relay, usado no booting via

um agente relay.

Formato de mensagem DHCP

OpCode Hardware Type

Your IP address

Gateway IP address

Client IP address

Server IP address

Hardware Address Length

Hop Count

Server host name (64 bytes)

Client hardware address (16 bytes)

Boot file name (128 bytes)

Transaction ID

Options

Number of Seconds Unused (in BOOTP)

Flags (in DHCP)

Endereço do Hardware do cliente.

Opcional host name do servidor.

Nome do arquivo de boot, nome ou null em DHCPDISCOVER, nome

do diretório.Campo opcional de parâmetros.

Formato de mensagem DHCP

Encapsulamento das mensagens

Cabeçalho DHCP

Cabeçalho UDP

Cabeçalho IP

Ethernet

Funcionamento DHCP

Funcionamento DHCP

• Processo de 4 fases entre cliente e servidores– Cliente envia DISCOVER “Alguém me envie um endereço”

(Broadcast).

– Servidores OFFER “Use este endereço”.

– Cliente REQUESTS “Eu usarei este”. (broadcast)

– Servidores ACKNOWLEDGE “OK ou No Way!” (ACK/NAK)

Fluxo de mensagens inicialServer A Client Server B

Cliente tenta descobrir disponíveis DHCP ServersDHCPDISCOVE

RDHCPDISCOVE

R

Servers responde com ofertasDHCPOFFER DHCPOFFER

Cliente recolhe ofertas e decide qual aceitar

O cliente faz um requisição broadcasts um dos endereços ofertados.

DHCPREQUEST

DHCPREQUEST

O servidor reconhece o uso do endereço IP pelo cliente.DHCPACKConfiguração Completa

O cliente libera o uso do endereço IPDHCPRELEA

SE

Desligamento

DHCP Tipos de Mensagens

Message Description DISCOVER Client broadcast to locate available servers

OFFER Server to client response offering configuration parameters

REQUEST Client broadcast requesting offered parameters

ACK Server to client response confirming a request

NAK Server to client response denying a request

RELEASE Client to server request to relinquish IP address

DECLINE Client to server notification that IP address is in use

• Escolhendo um tempo de lease– Lease atribuído anteriormente ao cliente;– Lease padrão– Lease requisitado pelo cliente– Lease relacionado com o identificador do cliente

Tempo de renovação concessão (Client Lease)

Tempo de renovação concessão (Client Lease)

•T1 < T2 < Tempo de concessão•T1 valor padrão = 1/2 of lease time•T2 valor padrão = 7/8 of lease time•Comunicado via DHCPOFFER, DHCPACK•Ações do cliente quando o tempo passa:

▫T1: cliente deve renovar endereço com o servidor DHCP.▫T2: cliente deve renovar endereço com algum servidor

DHCP.▫Tempo de concessão (Lease time): cliente deve parar de

usar o endereço IP.

Fluxo de renovaçãoServer A Client Server B

Client unicasts request to continue using IP addressDHCPREQUE

STServer acknowledges request and updates leaseDHCPACK

Client broadcasts request to continue using IP addressDHCPREQUE

STDHCPREQUE

STServer acknowledges request and updates leaseDHCPAC

K

Configuration complete

T1 elapses

T1 elapses

Client unicasts request to continue using IP addressDHCPREQUE

STT2 elapses

Configuration complete

Estrutura de uma rede

Router

Internet

UDP Port 68

UDP Port 68

UDP Port 68

UDP Port 67

DHCP Clients

DHCP Relay

DHCP RELAY

Sub-rede 1

Sub-rede 2

•DHCP relays habilitam um servidor DHCP por domínio administrativo, além de um servidor por rede.▫ Necessita um DHCP relay em cada rede▫ DHCP relay envia um pacote IP unicast para o servidor DHCP,

quando “escuta” um pacote broadcast IP local com DHCPDISCOVER

DHCPRelay

Requesting Host

IP Router

LAN1 LAN2255.255.255.255

DHCPServer

DHCP Relay

• Servidor DHCP seleciona um endereço IP dinâmico▫ Mapeia endereços MAC dos hosts para endereços IP dinâmicos

• Outra vantagem dos relays: habilita as respostas DHCP a voltarem para o host que requisitou▫ Servidor não pode enviar diretamente de volta usando endereços MAC dos

hosts▫ Servidor DHCP envia unicast ao endereço IP conhecido do DHCP relay, o qual

envia aos endereços MAC locais dos hosts

DHCPRelay

Requesting Host

IP Router

LAN1 LAN2

DHCPServer

DHCP Relay

Referências• Tominaga, Akihiro; et al “Problems and

Solutions of DHCP”• RFC 2131• Computer Networking, 4 ed. James F. Kurose

Keith W. Ross• Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks