Protocolo DHCP Redes de Computadores Módulo 8 OP3
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 DHCP 2
Cenários Mobilidade! DHCP 3
Parâmetros essenciais ao funcionamento do TCP/IP Endereço IP Máscara de rede Endereço dos routers por omissão Endereços IP dos servidores DNS DHCP 4
História 1985 - BOOTP publicado a primeira vez como RFC 951 1988 - BOOTP vendor extensions definidas no RFC 1048 1993 - DHCP primeira publicação como RFC 1531 (standard proposto) 1997 - DHCP revisto: it - RFC2131 - Dynamic Host Configuration Protocol - RFC2132 - DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions 2000 - Definidos os procedimentos formais para as opções alocadas (RFC 2939) Actualmente - Grande número de opções continuam por definir DHCP 5
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 DHCP 6
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 802.11 802.3 PPP PHY 10/100/ RF POTS 1000BaseX DHCP 7
Procedimentos para gestão de parâmetros Obtenção de configuração: Servidor desconhecido Obtenção de configuração: Servidor conhecido Obtenção de configuração: Renovação do "aluger Renovação de aluguer: Servidor não responde Obtenção de informações por aplicações Dispensa de recursos Servidor muda parâmetros Obtenção de configuração via Relay Agent DHCP 8
Obtenção de configuração: Servidor desconhecido DISCOVER (B) Cliente DHCP DHCP1 DHCP2 OFFER (1) OFFER (2) REQUEST (B) ACK DHCP 9
Obtenção de configuração: Servidor desconhecido INIT Recebe: DHCPNAK Faz: Esquece oferta Recebe: DHCPACK Faz: Não aceita condições Envia: DHCPDECLINE SELECTING Envia: DHCPDISCOVER (B) Recebe: DHCPOFFER Faz: Recolhe ofertas Faz: Selecciona oferta Envia: DHCPREQUEST (B) REQUESTING Recebe: DHCPACK Faz: Guarda parâmetros e acerta os tempos de «aluguer». BOUND DHCP 10
Obtenção de configuração: Servidor conhecido Cliente DHCP DHCP1 DHCP2 REQUEST ACK DHCP 11
Obtenção de configuração: Servidor conhecido 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 DHCP 12
Obtenção de configuração: Renovação do aluguer REQUEST Cliente DHCP DHCP1 DHCP2 ACK DHCP 13
Obtenção de configuração: Renovação do aluguer 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». DHCP 14
Renovação de aluguer: Servidor não responde Cliente DHCP DHCP1 DHCP2 REQUEST REQUEST REQUEST (B) ACK ou NAK DHCP 15
Renovação de aluguer: Servidor não responde INIT Envia: DHCPDISCOVER (B) Recebe: DHCPNACK ou termina o tempo de «aluguer» Faz: Pára comunicações T1 Expira (Renew Timeout) T2 Expira (Rebind Timeout) Envia: DHCPREQUEST (p/ servidor) Envia: DHCPREQUEST (B) BOUND RENEWING REBINDING Recebe: DHCPACK Faz: Guarda parâmetros e acerta os tempos de «aluguer». DHCP 16
Dispensa dos recursos RELEASE Cliente DHCP DHCP1 DHCP2 DHCP 17
Dispensa dos recursos INIT BOUND Cliente deixa de precisar da configuração (shutdown) Envia: DHCPRELEASE Faz: Pára comunicações DHCP 18
Obtenção de informações por aplicações Cliente DHCP DHCP1 DHCP2 INFORM ACK DHCP 19
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 DHCP 20
Máquina de Estados INIT/REBOOT Estados de cada «Interface» que use DHCP (RFC2131) Envia: DHCPREQUEST 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 T1 Expira (Renew Timeout) Faz: Guarda parâmetros e Envia: DHCPREQUEST (p/ T2 Expira (Rebind Timeout) acerta os tempos de «aluguer». BOUND servidor) RENEWING Envia: DHCPREQUEST (B) REBINDING Recebe: DHCPACK, DHCPOFFER ou DHCPNAK Faz: Ignora Recebe: DHCPACK Faz: Guarda parâmetros e acerta os tempos de «aluguer». DHCP 21
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 DHCP 22
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 it intermediário diái também nas respostas ao cliente DHCP 23
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 DHCP 24
Mensagem DHCP MAC header IP header UDP header DHCP ::: DHCP 25
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. DHCP 26
Cabeçalho DHCP - Campos Client IP address: 32 bit - Endereço actual do cliente (0.0.0.0 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 0x63825363 (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. DHCP 27
Opções DHCP mais relevantes Code Dimensão Descrição Detalhes em: Valor Tipo Definida em: 1 4 Subnet Mask. 1 DHCPDISCOVER RFC2132 3 4+ Router. 2 DHCPOFFER RFC2132 6 4+ Domain Name Server. 3 DHCPREQUEST RFC2132 12 1+ Host Name. 4 DHCPDECLINE RFC2132 15 1+ Domain Name. 5 DHCPACK RFC2132 44 4+ NetBIOS over TCP/IP name server. RFC 1533, RFC 2132 6 DHCPNAK RFC2132 46 1 NetBIOS over TCP/IP Node Type. RFC 1533, RFC 2132 7 DHCPRELEASE RFC2132 50 4 Requested IP Address. RFC 1533, RFC 2132 8 DHCPINFORM RFC2132 51 4 IP address lease time. RFC 1533, RFC 2132 9 DHCPFORCERENEW RFC3203 52 1 Option overload. RFC 1533, RFC 2132 53 1 DHCP message type. RFC 1533, RFC 2132, RFC 3203 Valores definidos para a opção 53 54 4 Server identifier. RFC 1533, RFC 2132 (DHCP Message Type) 55 1+ Parameter request list. RFC 1533, RFC 2132 56 1+ Message. RFC 1533, RFC 2132 57 2 Maximum DHCP message size. RFC 1533, RFC 2132 58 4 Renew time value. RFC 1533, RFC 2132 59 4 Rebinding time value. RFC 1533, RFC 2132 255 0 End. Lista completa pode ser obtida na IANA (Internet Assigned Numbers Authority) DHCP 28
Exemplo prático Internet Port LA DHCP Server DHCP 29
DHCP 30
Exemplo prático Nível de rede (IP) Nível de ligação (ADSL) DHCP 31
O DHCP pode atribuir endereço IP para um equipamento de rede de três formas: Configuração manual; Configuração automática; Configuração dinâmica.
Neste caso, é possível atribuir um endereço IP a uma determinada máquina na rede. Para isso, é necessária a associação de um endereço existente na base de dados do servidor DHCP ao endereço MAC do adaptador de rede da máquina, configurado desta forma. Esse endereço agarrado" ao equipamento não poderá ser utilizado por outro, a não ser que estes utilizem a mesma placa de rede.
Nesta forma, o servidor DHCP é configurado para atribuir um endereço IP a um equipamento por tempo indeterminado. Quando este liga pela primeira vez à rede, é atribuído um endereço permanente. A diferença existente entre esta e a primeira configuração é que nesta não é necessária uma especificação do equipamento que utilizará determinado d endereço. É atribuído de forma automática.
Neste tipo de configuração, é que reside a característica principal do DHCP. Desta forma o endereço IP é atribuído temporariamente a um equipamento e periodicamente, é necessária a actualização dessa atribuição. Com essa configuração, é possível ser utilizado por diferentes equipamentos, em momentos diferentes, o mesmo endereço IP. Basta, para isso, que o primeiro a receber o endereço, deixe de utilizá-lo. Quando o outro equipamento solicitar ao servidor DHCP um endereço IP poderá ser fornecido ao mesmo o endereço deixado pelo primeiro.
O servidor DHCP deve ser configurado pelo administrador da rede para disponibilizar aos seus clientes, endereços IP numa das três formas de atribuição. Nas configurações é estabelecido o prazo de Nas configurações, é estabelecido o prazo de atribuição de um endereço. Esse prazo pode variar de horas a dias ou simplesmente ser ilimitado.
Um cliente DHCP é um equipamento que está configurado para solicitar a um servidor DHCP um endereço IP. Alguns equipamentos na rede devem possuir endereços IP fixos, já configurados na própria máquina, em função dos serviços que eles disponibilizam na rede. Essas máquinas não são consideradas como clientes DHCP.
Um cliente DHCP pode passar por seis estados de aquisição : INICIALIZA SELECCIONA SOLICITA LIMITE RENOVA VINCULA NOVAMENTE
Quando um cliente inicializa pela primeira vez, este difunde uma mensagem para todos os servidores DHCP da rede local a fim de adquirir as configurações de inicialização na rede. O cliente envia um pacote denominado DHCPDISCOVER para a rede, após o envio deste pacote o cliente passa ao estado SELECCIONA.
Neste estado, o cliente permanece a aguardar a resposta dos servidores DHCP que receberam o DHCPDISCOVER. Aqueles servidores que estiverem configurados para responder, enviam ao cliente uma mensagem DHCPOFFER. Nesta mensagem, estão embutidas as informações necessárias para a configuração do cliente juntamente com um endereço IP que o servidor lhe oferece como empréstimo. Após a recepção de todas as mensagens enviadas pelos servidores, o cliente irá optar por uma e entrará em negociação de aluguer com o servidor. Para iniciar a negociação, o cliente envia a mensagem DHCPREQUEST. Neste momento, passa ao estado SOLICITA.
O cliente aguarda uma resposta de confirmação do servidor DHCP em que entrou em negociação. Essa confirmação é remetida através da mensagem DHCPACK. Com a recepção da confirmação, o cliente passa a ter um endereço IP e utiliza-o, bem como todas as outras informações de configuração que foram enviadas pelo servidor e passa ao estado LIMITE.
É o estado em que permanece o cliente durante a utilização do endereço IP até que atinja o período de renovação ou decida não utilizar mais o endereço alugado. Para este último caso, onde o cliente não espera o término do prazo de aluguer, ele envia uma mensagem DHCPRELEASE para o servidor, a fim de provocar a libertação do endereço IP reservado. Desta forma, o cliente não pode enviar mais pacotes IP utilizando o endereço que possuía e passa para o estado INICIALIZA.
Ao receber um DHCPACK, o cliente adquire a informação do período de aluguer do endereço. De posse dessa informação, este inicia três temporizadores. Estes são utilizados para controlar os períodos de renovação, vincular novamente e do fim do aluguer. O servidor pode especificar o valor de cada temporizador. Não havendo essa especificação o cliente utiliza os valores padrões, que são de 50%, 85% e 100%, respectivamente. Quando o temporizador ultrapassa o valor da renovação, o cliente tentará renovar o aluguer. Para isso, faz uso novamente do DHCREQUEST ao servidor. Assim passa para o estado RENOVA e aguarda a resposta. Na mensagem, segue embutido o endereço IP actual do cliente e uma solicitação de extensão de aluguer do mesmo. O servidor poderá responder autorizando a renovação do aluguer que necessariamente não possuirá o período anteriormente destinado, ou poderá responder de forma negativa. No primeiro caso, o servidor envia um DHCPACK ao cliente. A recepção dessa mensagem faz com que o cliente retorne ao estado limite. No segundo caso, o servidor envia um DHCPNACK, que faz com que o cliente interrompa o uso do endereço IP e passe para o estado INICIALIZA.
Ao entrar no estado RENOVA, um cliente fica a aguardar resposta do servidor. Caso essa resposta não chegue (é possível que o servidor tenha sido desligado, ou tenha sido desligado da rede), o cliente permanece nesse estado e comunicando normalmente até que seja ultrapassado o limite do segundo temporizador. Nesse ponto, o cliente passa do estado RENOVA para o estado VINCULA NOVAMENTE. A partir daí, o cliente pressupõe que o servidor que lhe alugou o endereço IP não estará mais disponível e tenta obter a renovação com qualquer outro servidor DHCP da sua rede local l através da difusão de DHCPREQUEST. Caso receba um DHCPACK de algum servidor habilitado para tal, o cliente retornará para o estado LIMITE. Recebendo um DHCPNACK, ele passará para o estado INICIALIZA. No caso do cliente não receber qualquer resposta, este permanecerá a utilizar o endereço IP inicialmente alugado até que seja atingido o valor limite do terceiro temporizador, o que fará com que este passe para o estado INICIALIZA.