8.1 Protocolo DHCP Departamento de Engenharia, Electrónica, Telecomunicações e Computadores Redes de Computadores

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1 8.1 Protocolo DHCP Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Departamento de Engenharia, Electrónica, Telecomunicações e Computadores Redes de Computadores

2 Contexto na área de redes Protocolo da camada aplicação da pilha de protocolos TCP/IP Protocolo auxiliar à iniciação e funcionamento das interfaces de rede da maioria das máquinas actuais Usado em redes locais guiadas, sem fios; nas redes de TV por cabo, etc. 2007/02/26 DHCP 2

3 Motivação Obtenção dos parâmetros de configuração IP de forma dinâmica Simplificação da tarefa de gestão do endereçamento e configuração Consistência de configuração entre máquinas. Reutilização de endereços IP 2007/02/26 DHCP 3

4 Cenários Mobilidade! 2007/02/26 DHCP 4

5 Parâmetros essenciais ao funcionamento do TCP/IP Endereço IP Máscara de rede Endereço dos routers por omissão Endereços IP dos servidores DNS 2007/02/26 DHCP 5

6 História BOOTP publicado a primeira vez como RFC BOOTP vendor extensions definidas no RFC DHCP primeira publicação como RFC 1531 (standard proposto) DHCP revisto: RFC Dynamic Host Configuration Protocol RFC DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions Definidos os procedimentos formais para as opções alocadas (RFC 2939) Actualmente - Grande número de opções continuam por definir 2007/02/26 DHCP 6

7 Origens do protocolo Extensão do protocolo Bootstrap Protocol (BOOTP) Usa UDP (User Datagram Protocol) como transporte (o servidor usa o porto 67 e o cliente o 68) Inter-operável com clientes de BOOTP As opções DHCP têm o mesmo formato que as BOOTP vendor options Diferenças mais notáveis: Define mecanismos para que os endereços sejam dispensados durante um tempo finito Contempla o fornecimento de outros parâmetros necessários para o funcionamento do TCP/IP 2007/02/26 DHCP 7

8 Localização do DHCP na pilha de protocolos da família TCP/IP APP Ping DHCP DNS HTTP FTP SMTP TRA UDP TCP NET ICMP IP IGMP D-L PPP PHY RF 10/100/ 1000BaseX POTS 2007/02/26 DHCP 8

9 Mensagem DHCP MAC header IP header UDP header DHCP ::: Opcode Hardware type Hardware address length Hop count Transaction ID Number of seconds Flags Client IP address Your IP address Server IP address Gateway IP address Client hardware address (16 bytes) Server host name (64 bytes) Boot filename (128 bytes) Options ::: 2007/02/26 DHCP 9

10 O cabeçalho DHCP - Campos Opcode: 8 bit 1 BOOTREQUEST, Boot request 2 BOOTREPLY, Boot reply Hardware type: 8 bit Os mais comuns: 1 Ethernet 14 SMDS 15 Frame Relay 18 Fibre Channel 24 IEEE1394 (RFC2855) Ver: Lista completa dos atribuídos pela IANA Hardware address length: 8 bit Dimensão em bytes dos endereços físicos/mac. Hop count: 8 bit Usado pelos relay agents para limitar a propagação das mensagens. Transaction ID: 32 bit Número aleatório escolhido pelo cliente e usado para associar os pedidos às respostas. Number of seconds: 16 bit Tempo decorrido desde que o cliente iniciou o processo de aquisição ou renovação de endereço. Flags. 16 bit (RFC 1542) Só definido o bit de maior peso, quando activo, o cliente pretende que a resposta do servidor ao pedido seja enviada em broadcast. 2007/02/26 DHCP 10

11 Cabeçalho DHCP Campos Client IP address: 32 bit Endereço actual do cliente ( inicialmente) Your IP address: 32 bit Endereço oferecido ao cliente. Server IP address: 32 bit Endereço do servidor (para comunicações directas) Gateway IP address: 32 bit Endereço primário da interface do relay agent por onde entrou o pedido do cliente. Client hardware address: 16 byte Endereço fisico/mac do cliente. Server host name: 64 byte Nome do servidor de arranque do S.O. (também usado para overload de opções) Boot filename: 128 byte Nome completo (com caminho) do ficheiro de arranque do S.O. (também usado para overload de opções) BOOTP/DHCP options: Dimensão variàvel Os 4 primeiros bytes têm o valor «mágico» de 0x (o mesmo que havia sido definido para o BOOTP). O resto deste campo consiste numa lista de parâmetros «etiquetados» chamados de opções segundo o típico formato TLV (type, length, value). Todas as vendor extensions definidas para o BOOTP são também válidas com opções DHCP. 2007/02/26 DHCP 11

12 Opções DHCP mais relevantes Code Dimensão Descrição Detalhes em: 1 4 Subnet Mask Router Domain Name Server Host Name Domain Name NetBIOS over TCP/IP name server. RFC 1533, RFC NetBIOS over TCP/IP Node Type. RFC 1533, RFC Requested IP Address. RFC 1533, RFC IP address lease time. RFC 1533, RFC Option overload. RFC 1533, RFC DHCP message type. RFC 1533, RFC 2132, RFC Server identifier. RFC 1533, RFC Parameter request list. RFC 1533, RFC Message. RFC 1533, RFC Maximum DHCP message size. RFC 1533, RFC Renew time value. RFC 1533, RFC Rebinding time value. RFC 1533, RFC End. Valor Tipo Definida em: 1 DHCPDISCOVER RFC DHCPOFFER RFC DHCPREQUEST RFC DHCPDECLINE RFC DHCPACK RFC DHCPNAK RFC DHCPRELEASE RFC DHCPINFORM RFC DHCPFORCERENEW RFC3203 Valores definidos para a opção 53 (DHCP Message Type) Lista completa pode ser obtida na IANA (Internet Assigned Numbers Authority) 2007/02/26 DHCP 12

13 Modos de atribuição de parâmetros Dinâmica Automática Estática 2007/02/26 DHCP 13

14 Obtenção de configuração Servidor desconhecido 2007/02/26 DHCP 14

15 Obtenção de configuração Servidor desconhecido Estados da Interface 2007/02/26 DHCP 15

16 Obtenção de configuração Servidor conhecido - boot REQUEST Cliente DHCP DHCP1 DHCP2 ACK 2007/02/26 DHCP 16

17 Obtenção de configuração Servidor conhecido Estados da Interface INIT/REBOOT Envia: DHCPREQUEST REBOOTING Recebe: DHCPNAK Faz: Restart INIT Recebe: DHCPACK Faz: Guarda parâmetros e acerta os tempos de «aluguer». Envia: DHCPDISCOVER (B) BOUND 2007/02/26 DHCP 17

18 Obtenção de configuração Renovação do aluguer REQUEST Cliente DHCP DHCP1 DHCP2 ACK 2007/02/26 DHCP 18

19 Obtenção de configuração Renovação do aluguer - Estados da Interface INIT Envia: DHCPDISCOVER (B) Recebe: DHCPNAK Faz: Pára comunicações BOUND T1 Expira (Renew Timeout) Envia: DHCPREQUEST (p/ servidor) RENEWING Recebe: DHCPACK Faz: Guarda parâmetros e acerta os tempos de «aluguer». 2007/02/26 DHCP 19

20 Renovação de aluguer Servidor conhecido não responde 2007/02/26 DHCP 20

21 Renovação de aluguer Servidor não responde Estados da Interface INIT Envia: DHCPDISCOVER (B) Recebe: DHCPNACK ou termina o tempo de «aluguer» Faz: Pára comunicações BOUND T1 Expira (Renew Timeout) Envia: DHCPREQUEST (p/ servidor) RENEWING T2 Expira (Rebind Timeout) Envia: DHCPREQUEST (B) REBINDING Recebe: DHCPACK Faz: Guarda parâmetros e acerta os tempos de «aluguer». 2007/02/26 DHCP 21

22 Dispensa dos recursos RELEASE Cliente DHCP DHCP1 DHCP2 2007/02/26 DHCP 22

23 Dispensa dos recursos Estados da Interface INIT BOUND Cliente deixa de precisar da configuração (shutdown) Envia: DHCPRELEASE Faz: Pára comunicações 2007/02/26 DHCP 23

24 Obtenção de informações Por aplicações INFORM Cliente DHCP DHCP1 DHCP2 ACK 2007/02/26 DHCP 24

25 Servidor muda parâmetros Avisar clientes RFC3203 acrescenta esta possibilidade Ainda não implementado nos servidores e clientes em uso corrente Servidor envia DHCPFORCERENEW a cada cliente Clientes processam o pedido passando do estado BOUND para RENEWING 2007/02/26 DHCP 25

26 Máquina de Estados INIT/REBOOT Envia: DHCPREQUEST Estados de cada «Interface» que use DHCP (RFC2131) Cliente deixa de precisar da configuração (shutdown) Envia: DHCPRELEASE Faz: Pára comunicações REBOOTING Recebe: DHCPNAK Faz: Restart INIT Recebe: DHCPNAK Faz: Esquece oferta Recebe: DHCPACK Faz: Não aceita condições Envia: DHCPDECLINE Envia: DHCPDISCOVER (B) SELECTING Recebe: DHCPOFFER Faz: Recolhe ofertas REQUESTING Faz: Selecciona oferta Envia: DHCPREQUEST (B) Recebe: DHCPNACK ou termina o tempo de «aluguer» Faz: Pára comunicações Recebe: DHCPACK Faz: Guarda parâmetros e acerta os tempos de «aluguer». Recebe: DHCPNAK Faz: Pára comunicações Recebe: DHCPACK Faz: Guarda parâmetros e acerta os tempos de «aluguer». BOUND T1 Expira (Renew Timeout) Envia: DHCPREQUEST (p/ servidor) RENEWING T2 Expira (Rebind Timeout) Envia: DHCPREQUEST (B) REBINDING Recebe: DHCPACK, DHCPOFFER ou DHCPNAK Faz: Ignora Recebe: DHCPACK Faz: Guarda parâmetros e acerta os tempos de «aluguer». 2007/02/26 DHCP 26

27 Cenário de rede de média/grande dimensão 2007/02/26 DHCP 27

28 Redes e servidores Cliente descobre os servidores usando broadcast Em situações normais os routers não propagam broadcasts Alternativas: Um servidor por rede (domínio de broadcast)? Um intermediário por rede 2007/02/26 DHCP 28

29 O Relay Agent Re-encapsula os pedidos em broadcast do cliente em mensagens dirigidas ao(s) servidor(es) Como sabe o servidor que configuração fornecer ao cliente? O Relay Agent altera as mensagens em que é intermediário A interface de entrada do pedido no Relay Agent está na rede do cliente! Serve de intermediário também nas respostas ao cliente 2007/02/26 DHCP 29

30 Obtenção de configuração Via Relay Agent Router com Relay Agent Router Cliente DHCP DHCP1 DHCP2 DISCOVER (B) DISCOVER OFFER (1) OFFER (2) REQUEST (B) REQUEST ACK 2007/02/26 DHCP 30

31 Sumário e Bibliografia Sumário Parâmetros essenciais ao funcionamento do TCP/IP Formato da mensagem DHCP Modos de atribuição de parâmetros Protocolo DHCP Máquina de Estados Relay Agent e DHCP Bibliografia [ISBN ] The DHCP Handbook: Understanding, Deploying, and Managing Automated Configuration Services. [ISBN ] The DHCP Handbook (2nd Edition). 2007/02/26 DHCP 31

32 Uso em IPv6 Definido no RFC Usa os portos 546 (cliente) e 547 (servidor e relay agent) Usa multicast FF02::1:2 - Todos os DHCP relay agents e servidores FF05::1:3 - Todos os servidores Mensagens são renomeadas Novos tipos de mensagens específicas para relay Máquina de estados redesenhada Fim da componente fixa do cabeçalho Todos os parâmetros vão em opções Opções obsoletas desaparecem 2007/02/26 DHCP 32

33 Escalabilidade Vários servidores podem responder ao cliente O cliente selecciona uma das ofertas Avisa o servidor seleccionado que aceita a sua oferta e os restantes que dispensa as respectivas ofertas Podem evitar responder todos, caso haja coordenação 2007/02/26 DHCP 33

34 Redundância Servidores não precisam estar todos localizados na mesma rede Com protocolo de coordenação podem ficar sincronizados e assumirem a tarefa do que falhe Em draft, nunca chegou a RFC por falta de consenso Algumas implementações baseiam a redundância na informação Number of Seconds enviada pelo cliente Servidores esperam até o cliente estar «desesperado» antes de lhe oferecerem configuração 2007/02/26 DHCP 34

35 Associação dinâmica IP/máquina O RFC2136 define como interagir com o Domain Name System (DNS) para actualização de records Pouco usado devido a problemas de gestão de chaves (segurança) Pouco adequado á dinâmica das aplicações actuais Caching DNS Se o cliente é desligado a informação mantêm-se até á expiração DNS Existem outros protocolos mais dinâmicos que respondem ao problema (serviços de directoria e de rendez-vous) 2007/02/26 DHCP 35

36 Problemas actuais do protocolo Implementações correntes Pouco seguro Mensagens circulam em claro Sem autenticação de qualquer das partes envolvidas É trivial «roubar» endereços (negação de serviço) Uso excessivo de broadcast Incomodam desnecessariamente os restantes clientes Podia ser evitado com complexidade acrescida mínima usando multicast Falta de norma para coordenação entre servidores O failover protocol não garante replicação da informação entre servidores Não há forma segura de identificar os clientes Identificar os clientes pelo endereço MAC não basta Funcionamento afectado por perdas de pacotes (UDP) 2007/02/26 DHCP 36

37 Futuro do DHCP Autenticação de mensagens (RFC3118) Autenticação mútua entre cliente e servidor Comunicação entre servidores Facilita redundância para maior fiabilidade e disponibilidade Interacção com o DNS Actualização dinâmica da relação nome/endereço IP das máquinas Mais opções e de maior dimensão Existência de mais de 256 opções, cada uma delas com possibilidade de ter dimensão maior que 256 bytes 2007/02/26 DHCP 37

38 Implementação mais conhecida (UNIX) Internet Systems Consortium (ISC) DHCP Open Source Implementa: Servidor Cliente Relay Agent Failover protocol Dynamic DNS updates Projecto liderado por Ted Lemon 2007/02/26 DHCP 38

39 Livros de referência [ISBN ] The DHCP Handbook: Understanding, Deploying, and Managing Automated Configuration Services. [ISBN ] The DHCP Handbook (2nd Edition). [ISBN ] DHCP for Windows /02/26 DHCP 39

40 RFCs [RFC 1534] Interoperation Between DHCP and BOOTP. [RFC 2131] Dynamic Host Configuration Protocol. Obsoletes: RFC 1531, RFC [RFC 2132] DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions. Obsoletes: RFC [RFC 2241] DHCP Options for Novell Directory Services. Defines BOOTP/DHCP options 85 (NDS Servers), 86 (NDS Tree Name) and 87 (NDS Context). [RFC 2242] NetWare/IP Domain Name and Information. Defines BOOTP/DHCP options 62 (NetWare/IP Domain Name) and 63 (NetWare/IP Information). [RFC 2485] DHCP Option for The Open Group's User Authentication Protocol. Defines the DHCP User Authentication Protocol Option. [RFC 2563] DHCP Option to Disable Stateless Auto-Configuration in IPv4 Clients. [RFC 2610] DHCP Options for Service Location Protocol. Defines BOOTP/DHCP options 78 (SLP Directory Agent) and 79 (SLP Service Scope). [RFC 2855] DHCP for IEEE [RFC 2937] The Name Service Search Option for DHCP. [RFC 2939] Procedures and IANA Guidelines for Definition of New DHCP Options and Message Types. Obsoletes: RFC [RFC 3004] The User Class Option for DHCP. [RFC 3011] The IPv4 Subnet Selection Option for DHCP. [RFC 3046] DHCP Relay Agent Information Option. Defines DHCP option 82 (Relay Agent Information Option). [RFC 3118] Authentication for DHCP Messages. 2007/02/26 DHCP 40

41 RFCs (continuação) [RFC 3203] DHCP reconfigure extension. [RFC 3256] The DOCSIS (Data-Over-Cable Service Interface Specifications) Device Class DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) Relay Agent Information Sub-option. [RFC 3361] Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP-for-IPv4) Option for Session Initiation Protocol (SIP) Servers. [RFC 3396] Encoding Long Options in the Dynamic Host Configuration Protocol (DHCPv4). Updates: RFC [RFC 3397] Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Domain Search Option. Defines DHCP option 119 (Domain Search). [RFC 3442] The Classless Static Route Option for Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) version 4. Defines DHCP option 121 (Classless Static Route). Updates: RFC [RFC 3456] Dynamic Host Configuration Protocol (DHCPv4) Configuration of IPsec Tunnel Mode. [RFC 3495] Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Option for CableLabs Client Configuration. Defines DHCP option 122 (CableLabs Client Configuration). [RFC 3527] Link Selection sub-option for the Relay Agent Information Option for DHCPv4. [RFC 3594] PacketCable Security Ticket Control Sub-Option for the DHCP CableLabs Client Configuration (CCC) Option. Defines DHCP option 122 (CableLabs Client Configuration) suboption 9 (Security Ticket Control). [RFC 3634] Key Distribution Center (KDC) Server Address Sub-option for the Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) CableLabs Client Configuration (CCC) Option. Defines DHCP option 122 (CableLabs Client Configuration) suboption 10 (KDC Server Address). [RFC 3679] Unused Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Option Codes. 2007/02/26 DHCP 41

42 RFCs DHCPv6 [RFC 3315] Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 (DHCPv6). [RFC 3319] Dynamic Host Configuration Protocol (DHCPv6) Options for Session Initiation Protocol (SIP) Servers. Defines DHCPv6 options 21 (OPTION_SIP_SERVER_D) and 22 (OPTION_SIP_SERVER_A). [RFC 3633] IPv6 Prefix Options for Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) version 6. Defines DHCPv6 options 25 (OPTION_IA_PD) and 26 (OPTION_IAPREFIX). [RFC 3646] DNS Configuration options for Dynamic Host Configuration Protocol for IPv6 (DHCPv6). Defines DHCPv6 options 23 (OPTION_DNS_SERVERS) and 24 (OPTION_DOMAIN_LIST). [RFC 3736] Stateless Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Service for IPv /02/26 DHCP 42

43 RFCs Obsoletos [RFC 1497] BOOTP Vendor Information Extensions. Obsoleted by: RFC Obsoletes: RFC 1048, RFC 1084, RFC Updates: RFC 951. [RFC 1531] Dynamic Host Configuration Protocol. Obsoleted by: RFC [RFC 1533] DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions. Obsoleted by: RFC Obsoletes: RFC 1048, RFC 1084, RFC 1395, RFC [RFC 1541] Dynamic Host Configuration Protocol. Obsoleted by: RFC Obsoletes: RFC [RFC 2489] Procedure for Defining New DHCP Options. Obsoleted by: RFC /02/26 DHCP 43