Dynamic Host Configuration Protocol è un protocollo di rete utilizzato per automatizzare il processo di assegnazione di indirizzi IP e altri parametri di configurazione di rete ai dispositivi (come computer, smartphone e stampanti) su una rete.

Cos'è il DHCP?

DHCP sta per Dynamic Host Configuration Protocol. È la caratteristica fondamentale su cui comunicano gli utenti di una rete aziendale. DHCP aiuta le aziende a gestire senza problemi l'allocazione di Indirizzi IP ai dispositivi dei clienti finali come desktop, laptop, cellulari, ecc. è un protocollo a livello di applicazione utilizzato per fornire:

Subnet Mask (Option 1 - e.g., 255.255.255.0) Router Address (Option 3 - e.g., 192.168.1.1) DNS Address (Option 6 - e.g., 8.8.8.8) Vendor Class Identifier (Option 43 - e.g.,  'unifi' = 192.168.1.9 ##where unifi = controller)>

Il DHCP si basa su a modello client-server e basato su scoperta, offerta, richiesta e ACK.

Perché utilizzare DHCP?

DHCP aiuta a gestire l'intero processo in modo automatico e centralizzato. DHCP aiuta a mantenere un indirizzo IP univoco per un host che utilizza il server. I server DHCP conservano le informazioni sulla configurazione TCP/IP e forniscono la configurazione dell'indirizzo ai client abilitati DHCP sotto forma di un'offerta di locazione.

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Componenti del DHCP

I componenti principali di DHCP includono:

• Server DHCP: Il server DHCP è un server che contiene indirizzi IP e altre informazioni relative alla configurazione.
• Cliente DHCP: È un dispositivo che riceve informazioni di configurazione dal server. Può essere un cellulare, un laptop, un computer o qualsiasi altro dispositivo elettronico che richieda una connessione.
• Relè DHCP: I relè DHCP funzionano fondamentalmente come un canale di comunicazione tra client DHCP e server.
• Pool di indirizzi IP: È il pool o contenitore di indirizzi IP posseduti dal server DHCP. Ha una gamma di indirizzi che possono essere assegnati ai dispositivi.
• Sottoreti: Le sottoreti sono porzioni più piccole della rete IP partizionate per mantenere le reti sotto controllo.
• Contratto di locazione: È semplicemente il tempo in cui per quanto tempo sono valide le informazioni ricevute dal server, in caso di scadenza del contratto di locazione, l'inquilino dovrà dover riassegnare il contratto di locazione.
• Server DNS: Possono anche fornire server DHCP DNS (sistema dei nomi di dominio) informazioni del server ai client DHCP, consentendo loro di risolvere i nomi di dominio in indirizzi IP.
• Gateway predefinito: I server DHCP possono anche fornire informazioni sul gateway predefinito, ovvero il dispositivo a cui vengono inviati i pacchetti quando la destinazione è esterna alla rete locale.
• Opzioni: I server DHCP possono fornire opzioni di configurazione aggiuntive ai client, come la maschera di sottorete, il nome di dominio e le informazioni sul server temporale.
• Rinnovo: I client DHCP possono richiedere di rinnovare il lease prima della scadenza per garantire di continuare a disporre di un indirizzo IP e di informazioni di configurazione validi.
• Failover: I server DHCP possono essere configurati per il failover, in cui due server lavorano insieme per fornire ridondanza e garantire che i client possano sempre ottenere un indirizzo IP e informazioni di configurazione, anche se un server non funziona.
• Aggiornamenti dinamici: I server DHCP possono anche essere configurati per aggiornare dinamicamente i record DNS con l'indirizzo IP dei client DHCP, consentendo una gestione più semplice delle risorse di rete.
• Registrazione di controllo: I server DHCP possono conservare i registri di controllo di tutte le transazioni DHCP, fornendo agli amministratori visibilità su quali dispositivi utilizzano quali indirizzi IP e quando i lease vengono assegnati o rinnovati.

Fig. Formato pacchetto DHCP

• Lunghezza dell'hardware: Questo è un campo a 8 bit che definisce la lunghezza dell'indirizzo fisico in byte. ad es Ethernet il valore è 6.
• Conteggio dei luppoli: Questo è un campo a 8 bit che definisce il numero massimo di salti che il pacchetto può percorrere.
• ID transazione: Questo è un campo di 4 byte che contiene un numero intero. L'identificazione della transazione viene impostata dal client e viene utilizzata per abbinare una risposta alla richiesta. Il server restituisce lo stesso valore nella sua risposta.
• Numero di secondi: Si tratta di un campo a 16 bit che indica il numero di secondi trascorsi dall'avvio del client.
• Bandiera: Questo è un campo a 16 bit in cui viene utilizzato solo il bit più a sinistra e il resto del bit deve essere impostato su os. Un bit più a sinistra specifica una risposta broadcast forzata dal server. Se la risposta dovesse essere unicast al client, la destinazione. L'indirizzo IP del pacchetto IP è l'indirizzo assegnato al client.
• Indirizzo IP del cliente: Questo è un campo da 4 byte che contiene l'indirizzo IP del client. Se il cliente non dispone di queste informazioni questo campo ha un valore pari a 0.
• Il tuo indirizzo IP: Questo è un campo da 4 byte che contiene l'indirizzo IP del client. Viene riempito dal server su richiesta del client.
• Indirizzo IP del server: Questo è un campo da 4 byte contenente l'indirizzo IP del server. Viene compilato dal server in un messaggio di risposta.
• Indirizzo IP del gateway: Questo è un campo di 4 byte contenente l'indirizzo IP di un router. L'IT viene compilato dal server in un messaggio di risposta.
• Indirizzo hardware del cliente: Questo è il indirizzo fisico del client. Sebbene il server possa recuperare questo indirizzo dal frame inviato dal client, è più efficiente se l'indirizzo viene fornito esplicitamente dal client nel messaggio di richiesta.
• Nome del server: Si tratta di un campo da 64 byte che viene facoltativamente riempito dal server in un pacchetto di risposta. Contiene una stringa con terminazione null costituita dal nome di dominio del server. Se il server non vuole riempire questo campo con i dati, deve riempirlo con tutti 0.
• Nome file di avvio: Questo è un campo da 128 byte che può essere facoltativamente riempito dal server in un pacchetto di risposta. Contiene una stringa con terminazione null composta dal percorso completo del file di avvio. Il client può utilizzare questo percorso per recuperare altre informazioni di avvio. Se il server non vuole riempire questo campo con i dati, deve riempirlo con tutti 0.
• Opzioni: Questo è un campo da 64 byte con un duplice scopo. L'IT può contenere informazioni aggiuntive o alcune informazioni specifiche sul fornitore. Il campo viene utilizzato solo in un messaggio di risposta. Il server utilizza un numero, chiamato magic cookie, nel formato di un indirizzo IP con il valore 99.130.83.99. Quando il client finisce di leggere il messaggio, cerca questo cookie magico. Se presenti, i successivi 60 byte sono opzioni.

Funzionamento del DHCP

DHCP funziona al livello Applicazione del protocollo TCP/IP. Il compito principale di DHCP è assegnare dinamicamente gli indirizzi IP ai client e allocare informazioni sulla configurazione TCP/IP ai client. Per saperne di più si può fare riferimento all'art Funzionamento del DHCP .

Il DHCP numero di porta per il server è 67 e per il client è 68. È un protocollo client-server che utilizza Servizi UDP . Un indirizzo IP viene assegnato da un pool di indirizzi. In DHCP, il client e il server si scambiano principalmente 4 messaggi DHCP per stabilire una connessione, chiamata anche DORA processo, ma sono presenti 8 messaggi DHCP nel processo.

Funzionamento del DHCP

Gli 8 messaggi DHCP

1. Messaggio di rilevamento DHCP: Questo è il primo messaggio generato nel processo di comunicazione tra il server e il client. Questo messaggio viene generato dall'host client per scoprire se in una rete sono presenti o meno server DHCP. Questo messaggio viene trasmesso a tutti i dispositivi presenti in una rete per trovare il server DHCP. Questo messaggio è lungo 342 o 576 byte

Messaggio di rilevamento DHCP

Come mostrato in figura, la fonte Indirizzo MAC (PC client) è 08002B2EAF2A, l'indirizzo MAC di destinazione (server) è FFFFFFFFFFFF, l'indirizzo IP di origine è 0.0.0.0 (perché il PC non ha avuto alcun indirizzo IP fino ad ora) e l'indirizzo IP di destinazione è 255.255.255.255 (indirizzo IP utilizzato per la trasmissione). Non appena scoprono, il messaggio viene trasmesso per scoprire il server o i server DHCP nella rete, quindi vengono utilizzati l'indirizzo IP trasmesso e l'indirizzo MAC.

2. DHCP offre un messaggio: Il server risponderà all'host in questo messaggio specificando l'indirizzo IP non affittato e altre informazioni sulla configurazione TCP. Questo messaggio viene trasmesso dal server. La dimensione del messaggio è 342 byte. Se nella rete è presente più di un server DHCP, l'host client accetterà il primo messaggio DHCP OFFER che riceve. Inoltre, nel pacchetto viene specificato un ID server per identificare il server.

Messaggio di offerta DHCP

Ora, per il messaggio di offerta, l'indirizzo IP di origine è 172.16.32.12 (l'indirizzo IP del server nell'esempio), l'indirizzo IP di destinazione è 255.255.255.255 (indirizzo IP di trasmissione), l'indirizzo MAC di origine è 00AA00123456, l'indirizzo MAC di destinazione è FFFFFFFFFFFF. In questo caso, il messaggio di offerta viene trasmesso dal server DHCP, pertanto l'indirizzo IP di destinazione è l'indirizzo IP trasmesso e l'indirizzo MAC di destinazione è FFFFFFFFFFFF e l'indirizzo IP di origine è l'indirizzo IP del server e l'indirizzo MAC è l'indirizzo MAC del server.

Inoltre, il server ha fornito l'indirizzo IP offerto 192.16.32.51 e un tempo di lease di 72 ore (dopo questo tempo la voce dell'host verrà automaticamente cancellata dal server). Inoltre, l'identificatore del client è l'indirizzo MAC del PC (08002B2EAF2A) per tutti i messaggi.

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3. Messaggio di richiesta DHCP: Quando un client riceve un messaggio di offerta, risponde trasmettendo un messaggio di richiesta DHCP. Il client produrrà un ARP gratuito per verificare se nella rete è presente qualche altro host con lo stesso indirizzo IP. Se non c'è risposta da un altro host, significa che non c'è nessun host con la stessa configurazione TCP nella rete e il messaggio viene trasmesso al server mostrando l'accettazione dell'indirizzo IP. A questo messaggio viene aggiunto anche un ID cliente.

Messaggio di richiesta DHCP

Ora, il messaggio di richiesta viene trasmesso dal PC client, quindi l'indirizzo IP di origine è 0.0.0.0 (poiché il client non ha IP in questo momento) e l'indirizzo IP di destinazione è 255.255.255.255 (l'indirizzo IP trasmesso) e l'indirizzo MAC di origine è 08002B2EAF2A (Indirizzo MAC del PC) e l'indirizzo MAC di destinazione è FFFFFFFFFFFF.

Nota - Questo messaggio viene trasmesso dopo la richiesta ARP trasmessa dal PC per scoprire se qualche altro host non sta utilizzando l'IP offerto. Se non c'è risposta, l'host client trasmette il messaggio di richiesta DHCP per il server mostrando l'accettazione dell'indirizzo IP e dell'altra configurazione TCP/IP.

4. Messaggio di riconoscimento DHCP: In risposta al messaggio di richiesta ricevuto, il server effettuerà una registrazione con l'ID client specificato e collegherà l'indirizzo IP offerto con il tempo di lease. Ora il client avrà l'indirizzo IP fornito dal server.

Messaggio di riconoscimento DHCP

Ora il server inserirà l'host client con l'indirizzo IP offerto e il tempo di lease. Questo indirizzo IP non verrà fornito dal server a nessun altro host. L'indirizzo MAC di destinazione è FFFFFFFFFFFF e l'indirizzo IP di destinazione è 255.255.255.255 e l'indirizzo IP di origine è 172.16.32.12 e l'indirizzo MAC di origine è 00AA00123456 (indirizzo MAC del server).

5. Messaggio di riconoscimento negativo DHCP: Ogni volta che un server DHCP riceve una richiesta per un indirizzo IP non valido in base agli ambiti configurati, invia un messaggio DHCP Nak al client. Ad esempio, quando il server non ha indirizzi IP inutilizzati o il pool è vuoto, questo messaggio viene inviato dal server al client.

6. Rifiuto DHCP: Se il client DHCP determina che i parametri di configurazione offerti sono diversi o non validi, invia un messaggio di rifiuto DHCP al server. Quando c'è una risposta alla gratuità ARP da qualsiasi host al client, il client invia un messaggio di rifiuto DHCP al server mostrando che l'indirizzo IP offerto è già in uso.

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7. Rilascio DHCP: Un client DHCP invia un pacchetto di rilascio DHCP al server per rilasciare l'indirizzo IP e annullare l'eventuale tempo di lease rimanente.

8. DHCP informa: Se l'indirizzo di un client ha ottenuto manualmente un indirizzo IP, il client utilizza le informazioni DHCP per ottenere altri parametri di configurazione locale, come il nome di dominio. In risposta al messaggio di informazione DHCP, il server DHCP genera un messaggio di conferma DHCP con una configurazione locale adatta al client senza allocare un nuovo indirizzo IP. Questo messaggio di conferma DHCP è unicast al client.

Nota - Tutti i messaggi possono essere unicast anche dal relè agente DHCP se il server è presente in una rete diversa.

Vantaggi del DHCP

• Gestione centralizzata degli indirizzi IP.
• Centralizzato e automatizzato Configurazione TCP/IP .
• Facilità di aggiungere nuovi client a una rete.
• Il riutilizzo degli indirizzi IP riduce il numero totale di indirizzi IP richiesti.
• La gestione efficiente delle modifiche dell'indirizzo IP per i client che devono essere aggiornati frequentemente, come quelli dei dispositivi portatili che si spostano in posizioni diverse su una rete wireless.
• Riconfigurazione semplice dello spazio degli indirizzi IP sul server DHCP senza dover riconfigurare ciascun client.
• Il protocollo DHCP fornisce all'amministratore di rete un metodo per configurare la rete da un'area centralizzata.
• Con l'aiuto di DHCP è possibile gestire facilmente nuovi utenti e riutilizzare gli indirizzi IP.

Svantaggi del DHCP

• Potrebbe verificarsi un conflitto IP.
• Il problema con DHCP è che i client accettano qualsiasi server. Di conseguenza, quando un altro server si trova nelle vicinanze, il client potrebbe connettersi a questo server e questo server potrebbe inviare dati non validi al client.
• Il client non è in grado di accedere alla rete in assenza di un server DHCP.
• Il nome della macchina non verrà modificato nel caso in cui venga assegnato un nuovo indirizzo IP.

Domande frequenti su DHCP – Domande frequenti

Quali sono i problemi comuni con DHCP?

Se il server DHCP non è impostato correttamente, può causare difficoltà come conflitti di indirizzi IP errati maschere di sottorete , impostazione predefinita errata gateway o pool di indirizzi IP insufficienti.

Quale porta viene utilizzata in DHCP?

DHCP utilizza la porta UDP 67 sul server e la porta UDP 68 sul client.

Quale protocollo di livello è DHCP?

DHCP è un protocollo del livello applicativo.

Perché è preferibile DHCP?

È un metodo più efficiente per la gestione degli indirizzi IP rispetto all'allocazione di indirizzi statici. DHCP utilizza un protocollo di livello di trasporto stabile.