Computernetzwerke können beliebige Formen wie LAN, WAN usw. haben. Wenn Sie mit einem lokalen LAN oder einer Internetverbindung verbunden sind, bilden die IP-Adressen die Grundlage für die Kommunikation über Computernetzwerke. Eine IP-Adresse ist die Identität eines Hosts oder eines Computergeräts, während es mit einem beliebigen Netzwerk verbunden ist.
Wenn Sie Ihren Computer mit einem LAN oder Internet verbinden, werden Sie in den meisten Fällen feststellen, dass die IP-Adresse und andere Informationen wie Subnetzmaske usw. Ihrem Computer automatisch zugewiesen werden. Hast du jemals darüber nachgedacht, wie das passiert? Nun, in diesem Artikel werden wir das Konzept von DHCP verstehen, das die Grundlage dieser Funktionalität bildet.
Was ist DHCP?
DHCP steht für Dynamic Host Configuration Protocol.
Wie der Name schon sagt, wird DHCP verwendet, um die Netzwerkkonfiguration eines Hosts über einen Remote-Server zu steuern. Die DHCP-Funktionalität ist in den meisten modernen Betriebssystemen als Standardfunktion installiert. DHCP ist eine ausgezeichnete Alternative zur zeitaufwändigen manuellen Konfiguration von Netzwerkeinstellungen auf einem Host oder einem Netzwerkgerät.
DHCP arbeitet nach einem Client-Server-Modell. Da es sich um ein Protokoll handelt, verfügt es über einen eigenen Satz von Nachrichten, die zwischen Client und Server ausgetauscht werden. Hier ist die Header-Information von DHCP:
| FELD | Oktette | BESCHREIBUNG |
|---|---|---|
| op | 1 | Art der Nachricht |
| htyp | 1 | Art der Hardwareadresse |
| hlen | 1 | Länge der Hardwareadresse |
| hüpft | 1 | wird im Fall von Relaisagenten verwendet. Clients setzen sie auf 0. |
| xid | 4 | Transaktions-ID, die vom Client und Server für eine Sitzung verwendet wird. |
| Sekunden | 2 | Zeit (in Sekunden), seit der Client den Vorgang angefordert hat |
| Flags | 2 | Flaggen |
| ciaddr | 4 | Client-IP-Adresse. |
| yiaddr | 4 | Die vom Server dem Client zugewiesene IP-Adresse |
| siaddr | 4 | IP-Adresse des Servers. |
| giaddr | 4 | IP-Adresse des Relaisagenten. |
| chaddr | 16 | Hardwareadresse des Clients. |
| Name | 64 | Hostname des Servers. |
| Datei | 128 | Startdateiname. |
| Optionen | var | Zusätzliche Optionen |
Das Verstehen von DHCP hilft beim Debuggen vieler netzwerkbezogener Probleme. Lesen Sie unsere Artikel über Wireshark und Journey of a Packet on Network, um Ihr Verständnis von Netzwerk- und Netzwerk-Debugging-Tools zu verbessern.
Im nächsten Abschnitt behandeln wir die Funktionsweise dieses Protokolls.
Wie funktioniert DHCP?
Bevor wir den Prozess kennenlernen, durch den DHCP sein Ziel erreicht, müssen wir zunächst die verschiedenen Nachrichten verstehen, die in diesem Prozess verwendet werden.
1. DHCPDISCOVER
Es ist eine DHCP-Nachricht, die den Beginn einer DHCP-Interaktion zwischen Client und Server markiert. Diese Nachricht wird von einem Client (Host oder mit einem Netzwerk verbundenes Gerät) gesendet, der mit einem lokalen Subnetz verbunden ist. Es ist eine Broadcast-Nachricht, die 255.255.255.255 als Ziel-IP-Adresse verwendet, während die Quell-IP-Adresse 0.0.0.0 ist
2. DHCPOFFER
Es handelt sich um eine DHCP-Nachricht, die als Antwort auf DHCPDISCOVER von einem DHCP-Server an den DHCP-Client gesendet wird. Diese Nachricht enthält die Netzwerkkonfigurationseinstellungen für den Client, der die DHCPDISCOVER-Nachricht gesendet hat.
3. DHCPREQUEST
Diese DHCP-Nachricht wird als Antwort auf DHCPOFFER gesendet und zeigt an, dass der Client die in der DHCPOFFER-Nachricht vom Server gesendete Netzwerkkonfiguration akzeptiert hat.
4. DHCPACK
Diese Nachricht wird vom DHCP-Server als Antwort auf die vom Client empfangene DHCPREQUEST gesendet. Diese Nachricht markiert das Ende des Prozesses, der mit DHCPDISCOVER gestartet wurde. Die DHCPACK-Nachricht ist nichts anderes als eine Bestätigung des DHCP-Servers, die den DHCP-Client autorisiert, mit der Verwendung der Netzwerkkonfiguration zu beginnen, die er zuvor vom DHCP-Server erhalten hat.
5. DHCPNAK
Diese Nachricht ist das genaue Gegenteil des oben beschriebenen DHCPACK. Diese Nachricht wird vom DHCP-Server gesendet, wenn er die DHCPREQUEST-Nachricht des Clients nicht erfüllen kann.
6. DHCPDECLINE
Diese Nachricht wird vom DHCP-Client an den Server gesendet, falls der Client feststellt, dass die vom DHCP-Server zugewiesene IP-Adresse bereits verwendet wird.
7. DHCPINFORM
Diese Nachricht wird vom DHCP-Client gesendet, falls die IP-Adresse auf dem Client statisch konfiguriert ist und nur andere Netzwerkeinstellungen oder -konfigurationen dynamisch vom DHCP-Server bezogen werden sollen.
8. DHCPRELEASE
Diese Nachricht wird vom DHCP-Client gesendet, falls er die Miete der Netzwerkadresse beenden möchte, die ihm vom DHCP-Server bereitgestellt wurde.
Jetzt, da wir die verschiedenen DHCP-Nachrichten kennen, ist es an der Zeit, den gesamten DHCP-Prozess zu durchlaufen, um eine bessere Vorstellung davon zu bekommen, wie DHCP funktioniert. Beachten Sie, dass die unten aufgeführten Schritte davon ausgehen, dass die DHCP-Funktion auf der Clientseite standardmäßig aktiviert ist.
Hier sind die Schritte:
- Schritt 1: Wenn der Clientcomputer (oder das Gerät) hochfährt oder mit einem Netzwerk verbunden ist, wird eine DHCPDISCOVER-Nachricht vom Client an den Server gesendet. Da auf dem Client keine Netzwerkkonfigurationsinformationen vorhanden sind, wird die Nachricht mit 0.0.0.0 als Quelladresse und 255.255.255.255 als Zieladresse gesendet. Wenn sich der DHCP-Server im lokalen Subnetz befindet, empfängt er die Nachricht direkt, oder falls er sich in einem anderen Subnetz befindet, wird ein Relay-Agent, der mit dem Subnetz des Clients verbunden ist, verwendet, um die Anfrage an den DHCP-Server weiterzuleiten. Das für diese Nachricht verwendete Transportprotokoll ist UDP und die verwendete Portnummer ist 67. Der Client tritt während dieses Schritts in die Initialisierungsphase ein.
- Schritt 2: Wenn der DHCP-Server die DHCPDISCOVER-Anforderungsnachricht empfängt, antwortet er mit einer DHCPOFFER-Nachricht. Wie bereits erläutert, enthält diese Nachricht alle vom Client benötigten Netzwerkkonfigurationseinstellungen. Beispielsweise enthält das Feld yaddr der Nachricht die dem Client zuzuweisende IP-Adresse. In ähnlicher Weise werden die Subnetzmasken- und Gateway-Informationen in das Optionsfeld eingetragen. Außerdem trägt der Server die Client-MAC-Adresse in das Feld chaddr ein. Diese Nachricht wird als Broadcast-Nachricht (255.255.255.255) gesendet, damit der Client sie direkt empfängt, oder wenn sich der DHCP-Server in einem anderen Subnetz befindet, wird diese Nachricht an den Relaisagenten gesendet, der sich darum kümmert, ob die Nachricht als Unicast weitergeleitet werden soll oder ausgestrahlt. Auch in diesem Fall wird das UDP-Protokoll auf der Transportschicht mit dem Zielport 68 verwendet. Der Client tritt während dieses Schritts in die Auswahlphase ein
- Schritt 3: Der Client bildet eine DHCPREQUEST-Nachricht als Antwort auf die DHCPOFFER-Nachricht und sendet sie an den Server, um anzuzeigen, dass er die in der DHCPOFFER-Nachricht gesendete Netzwerkkonfiguration akzeptieren möchte. Wenn mehrere DHCP-Server DHCPDISCOVER empfangen, könnte der Client mehrere DHCPOFFER-Nachrichten empfangen. Der Client antwortet jedoch nur auf eine der Nachrichten, indem er das Serveridentifikationsfeld mit der IP-Adresse eines bestimmten DHCP-Servers füllt. Alle Nachrichten von anderen DHCP-Servern werden implizit abgelehnt. Die DHCPREQUEST-Nachricht enthält immer noch die Quelladresse als 0.0.0.0, da der Client immer noch nicht berechtigt ist, die IP-Adresse zu verwenden, die ihm über die DHCPOFFER-Nachricht übergeben wurde. Der Client tritt während dieses Schritts in die Anforderungsphase ein.
- Schritt 4: Sobald der Server DHCPREQUEST vom Client empfängt, sendet er die DHCPACK-Nachricht, die anzeigt, dass der Client nun berechtigt ist, die ihm zugewiesene IP-Adresse zu verwenden. Der Client tritt während dieses Schritts in den gebundenen Zustand ein.
Das Mietkonzept
Mit allen notwendigen Informationen zur Funktionsweise von DHCP sollte man auch wissen, dass die vom DHCP-Server dem DHCP-Client zugewiesene IP-Adresse geleast ist. Nach Ablauf der Lease steht es dem DHCP-Server frei, dieselbe IP-Adresse jedem anderen Host oder Gerät zuzuweisen, der dieselbe anfordert. Bei PCs, die am Ende des Tages heruntergefahren werden, ist es beispielsweise hilfreich, die Lease-Zeit auf 8-10 Stunden zu begrenzen. Daher muss der Mietvertrag von Zeit zu Zeit verlängert werden. Der DHCP-Client versucht, die Lease zu erneuern, nachdem die Hälfte der Lease-Zeit abgelaufen ist. Dies erfolgt durch den Austausch von DHCPREQUEST- und DHCPACK-Nachrichten. Während er all dies tut, tritt der Kunde in die Erneuerungsphase ein.