DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol

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1 DHCP: Dynamic Host Configuration Protocol O objetivo desta unidade é apresentar o funcionamento de dois importantes serviços de rede: o DNS e o DHCP. O DNS (Domain Name System) é o serviço de nomes usado na Internet. Esse mecanismo, permite que servidores da Internet sejam localizados utilizando nomes (denominados FQDN - Fully Qualified Domain Names) ao invés de endereços IP. O DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) é o serviço de atribuição automática de endereços e outras configurações essenciais para o funcionamento das redes IP. Os exemplos dessa unidade são baseados na implementação desses serviços para o ambiente Linux, e devem ser usados como referência na execução das atividades práticas. 1

2 DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol Subrede 2 BOOTP SERVIDOR DHCP Subrede 2 CLIENTES DHCP BOOTP O DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) é um padrão industrial aberto, definido por vários documentos do IETF: RFC 1533, 1534, 1541 e O DHCP permite a criação de um mecanismo centralizado para automatizar a administração e a configuração de parâmetros TCP/IP numa rede. O DHCP segue a arquitetura cliente-servidor. Os clientes de DHCP em sua inicialização solicitam parâmetros de rede para o servidor de DHCP. O servidor atribui para cada cliente um endereço IP e a configuração de outros parâmetros (como roteador padrão, servidor DNS, servidor NetBIOS, etc). O protocolo utilizado pelo DHCP é denominado BOOTP, e é construído sobre o protocolo UDP. Para solicitar a configuração de parâmetros de rede, um cliente DHCP tenta localizar um servidor utilizando uma mensagem em broadcast. Qualquer servidor DHCP que seja alcançável por uma mensagem broadcast poderá atender ao cliente. Esta estratégia permite que o cliente seja configurado sem conhecer nenhum parâmetro específico de rede. Um único servidor DHCP pode configurar várias subredes, normalmente, uma subrede em cada uma de suas interfaces. Por ser um serviço simples, e associado as interfaces de rede, o serviço de DHCP é comumente implementado por roteadores. Mesmo equipamentos de pequeno porte, como Access Point (AP) WiFi e roteadores ADSL tem capacidade de distribuir endereços via DHCP. 2

3 Configuração do DHCP subnet netmask { range ; default-lease-time 86400; option routers ; option ip-forwarding off; option broadcast-address ; option subnet-mask ; option domain-name-servers ; option nntp-server ; option netbios-name-servers ; host laser-printer { hardware ethernet 08:00:2b:4c:59:23; fixed-address ; } } Um servidor DHCP permite configurar vários parâmetros de rede no cliente. De acordo com a padronização do serviço de DHCP pelo IETF, esses parâmetros são denominados opções. O exemplo da figura ilustra uma parte do arquivo de configuração do servidor DHCP no Linux (arquivo dhcpd.conf). Cada sub-rede atendida pelo servidor DHCP terá uma estrutura similar ao indicado na figura. O exemplo define os seguintes parâmetros: range: faixa de IPs que será distribuída default-lease-time: tempo em segundos que o computador poderá ficar com o endereço IP sem solicitar renovação. optionrouters: indica o gateway padrão do rede. optionip-forwanding: define se o cliente terá ou não roteamento habilitado. optionbroadcast-address: define o endereço de broadcast para subrede. optionsubnet-mask: indica a máscara de subrede que será utilizada pelo cliente. optiondomain-name-servers: indica a máscara de subrede que será utilizada pelo cliente. optionnntp-server: indica o servidor nntp (relógio) da rede. optionnetbios-name-servers: indica o servidor de nomes NetBIOS (WINS) da rede. A princípio, a distribuição de endereços IP para os clientes é dinâmica. É possível, contudo, fixar o endereço IP para um dado cliente baseado no seu endereço MAC. Isso é feito através da diretiva host, conforme indicado no exemplo. 3

4 Processo de Atribuição: Novo IP Cliente DHCP Dhcpdiscover Dhcpoffer Dhcprequest subrede horas Dhcpack Todas as mensagens são enviadas em broadcast... Dhcprelease Servidor DHCP O protocolo BOOTP define um conjunto de mensagens padronizadas trocadas entre o cliente e o servidor de DHCP. O processo de atribuição dos parâmetros IP é dividido em duas etapas: a obtenção de um novo endereço IP e o processo de renovação de um IP já obtido. O processo de obtenção de um novo IP só acontece quando o cliente DHCP não possui nenhum IP obtido anteriormente. Nesse caso, o conjunto de mensagens trocadas é o seguinte: 1) O cliente envia a mensagem Dhcpdiscover em broadcast. O endereço IP de origem do pacote é pois o cliente ainda não tem um endereço IP. 2) Quando o servidor recebe o pacote, ele seleciona um endereço IP disponível na sua lista e oferece ao cliente. O servidor responde ao cliente com a mensagem Dhcpoffer 3) Quando o cliente recebe a oferta ele pode: aceitar enviando a mensagem Dhcprequest (incluindo o IP) em broadcast recusar enviando a mensagem Dhcpdecline em broadcast 4) Quando o servidor recebe o Dhcprequest ele pode: confirmar para o cliente com a mensagem Dhcpack recusar, se o endereço foi usado por outro, com a mensagem Dhcpnack 5) O cliente pode liberar um endereço com a mensagem Dhcprelease. Um cliente DHCP aceita a primeira oferta que receber. Se houver mais de um servidor DHCP distribuindo endereços IP, não haverá como selecionar apenas um deles. Se o cliente não receber a oferta do servidor ele repete o pedido Dhcpdiscover em intervalos de 2, 4, 8, 16 segundos. Se as 4 tentativas fracassarem, ele tenta novamente em intervalos de 5 minutos. 4

5 Processo de Atribuição: Renovação Cliente DHCP Dhcprequest Dhcpack OU Dhcpnack subrede horas Todas as mensagens são enviadas em broadcast Dhcpdiscover Servidor DHCP O direito do cliente de usar o endereço IP recebido pelo servidor DHCP é temporário. Quando o prazo de validade do IP expira, o servidor pode atribuí-lo a outra estação na rede. Para evitar que isso aconteça, o cliente precisa renovar o seu direito de utilizar o endereço IP antes desse prazo. O cliente inicia o processo de renovação quando metade do seu período de empréstimo tiver sido atingido. Por exemplo, se o período de empréstimo for de 72 horas, o cliente irá tentar a renovação a partir de 36 horas. O cliente também tenta a renovação todas as vezes que é reinicializado. A princípio um cliente DHCP pode manter o seu IP indefinidamente. Ele só irá perder o seu IP se ficar desligado por um longo período. Nesse caso, ele poderá ter seu endereço IP atribuído para outro computador. Se desejar, o cliente pode liberar seu endereço IP antecipadamente com a mensagem Dhcprelease. O processo de renovação do endereço IP é bastante simples. Primeiro ele envia uma mensagem em Dhcprequest com o endereço IP antigo ao invés do Dhcpdiscover. Se o pedido for negado, então o cliente envia um Dhcpdiscover, e tenta conseguir um novo endereço seguindo o procedimento descrito anteriormente. O período de 72 horas é o padrão de leasing de muitas implementações de DHCP. Todavia, recomenda-se um leasing bem mais curto para computadores que se ligam temporariamente na rede (notebooks via rede wireless, por exemplo). 5

6 Agente Relay DHCP/BOOTP DhcpDiscover subrede 3 endereço pertence a subrede 3 Agente Relay 2 eth0 eth1 DhcpDiscover DhcpDiscover eth0 1 eth1 subrede 2 Roteador com servidor DHCP configurado com três subredes Em redes não segmentadas, um único servidor DHCP pode atender uma quantidade arbitrariamente grande de clientes. Contudo, como o DHCP funciona em broadcast, um cliente não consegue localizar um servidor DHCP que esteja do outro lado de um roteador. Considere o exemplo da figura. O roteador 1 exerce o papel de servidor DHCP. Quando ele recebe um DhcpDiscover em broadcast pela sua interface eth1, ele oferece aos clientes a configuração referente a subrede 1. Quando ele recebe um DhcpDiscove em broadcast pela sua interface eth0, ele oferece aos clientes a configuração referente a subrede 2. Contudo, não é possível para os clientes da subrede 3 localizar o servidor DHCP, pois suas mensagens em broadcast serão bloqueadas pelo roteador 2. Para permitir o funcionamento do DHCP em redes segmentas, foi definido um mecanismo complementar denominado agente relay (RFC1542). O agente relay é um software que roda em um roteador ou computador (existe implementações do agente relay para sistemas operacionais, como o Linux). O agente relay é configurado para escutar mensagens BOOTP em broadcast e propagá-las em unicast para um roteador DHCP especifico. No exemplo da figura, o roteador 2 possui o agente relay habilitado. Quando ele recebe uma mensagem DhcpDiscover em broadcast pela sua interface eth0, ele repassa a mensagem em unicast para a interface eth0 do roteador 1. A mensagem contém o endereço IP do agente relay (correspondente a um endereço da subrede 3). Dessa forma, o servidor DHCP sabe que deve selecionar uma configuração da subrede 3 e responder a essa mensagem também em unicast par ao roteador 2. 6

7 Conclusão DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol O DHCP é um serviço de configuração automática de parâmetros IP. Além de atribuir endereços IP, o mecanismo permite configurar diversos parâmetros como roteador default, servidor de DNS, servidor WINS, opções de roteamento, etc. Um problema com esse mecanismo é a utilização de mensagens em broadcast. Isso traz duas conseqüências. A primeira, é que o funcionamento do DHCP em redes segmentadas (LANs distintas ou VLANs) pode ser trabalhosa, pois necessita do uso de mecanismos adicionais como o agente relay. A segunda, são aspectos de segurança, pois inicialmente, o cliente DHCP não tem como filtrar de quais servidores DHCP ele vai receber ofertas de IP, o que torna o uso desse serviço potencialmente inseguro. 7