Dynamic Host Configuration Protocol ist ein Netzwerkprotokoll, das zur Automatisierung des Prozesses der Zuweisung von IP-Adressen und anderen Netzwerkkonfigurationsparametern zu Geräten (wie Computern, Smartphones und Druckern) in einem Netzwerk verwendet wird.

Was ist DHCP?

DHCP steht für Dynamic Host Configuration Protocol. Es ist die entscheidende Funktion, über die die Benutzer eines Unternehmensnetzwerks kommunizieren. DHCP hilft Unternehmen dabei, die Zuteilung reibungslos zu verwalten IP-Adressen für die Geräte der Endbenutzer-Clients wie Desktops, Laptops, Mobiltelefone usw. ist ein Protokoll auf Anwendungsebene, das Folgendes bereitstellt:

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)>

DHCP basiert auf a Client-Server-Modell und basierend auf Entdeckung, Angebot, Anfrage und ACK.

Warum DHCP verwenden?

DHCP hilft dabei, den gesamten Prozess automatisch und zentral zu verwalten. DHCP hilft bei der Verwaltung einer eindeutigen IP-Adresse für einen Host, der den Server verwendet. DHCP-Server verwalten Informationen zur TCP/IP-Konfiguration und stellen DHCP-fähigen Clients die Adresskonfiguration in Form eines Mietangebots zur Verfügung.

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Komponenten von DHCP

Zu den Hauptkomponenten von DHCP gehören:

• DHCP-Server: Der DHCP-Server ist ein Server, der IP-Adressen und andere konfigurationsbezogene Informationen speichert.
• DHCP-Client: Es handelt sich um ein Gerät, das Konfigurationsinformationen vom Server empfängt. Dabei kann es sich um ein Mobiltelefon, einen Laptop, einen Computer oder ein anderes elektronisches Gerät handeln, das eine Verbindung benötigt.
• DHCP-Relay: DHCP-Relays fungieren grundsätzlich als Kommunikationskanal zwischen DHCP-Client und -Server.
• IP-Adresspool: Es handelt sich um den Pool oder Container von IP-Adressen, über den der DHCP-Server verfügt. Es verfügt über einen Bereich von Adressen, die Geräten zugewiesen werden können.
• Subnetze: Subnetze sind kleinere Teile des IP-Netzwerks, die unterteilt sind, um Netzwerke unter Kontrolle zu halten.
• Mieten: Dabei handelt es sich lediglich um die Zeit, wie lange die vom Server erhaltenen Informationen gültig sind. Im Falle eines Ablaufs des Mietvertrags muss der Mieter den Mietvertrag neu abtreten müssen.
• DNS-Server: DHCP-Server können ebenfalls bereitstellen DNS (Domain Name System) Serverinformationen an DHCP-Clients weiter, sodass diese Domänennamen in IP-Adressen auflösen können.
• Standard-Gateway: DHCP-Server können auch Informationen über das Standard-Gateway bereitstellen, also das Gerät, an das Pakete gesendet werden, wenn sich das Ziel außerhalb des lokalen Netzwerks befindet.
• Optionen: DHCP-Server können Clients zusätzliche Konfigurationsoptionen bereitstellen, z. B. die Subnetzmaske, den Domänennamen und Zeitserverinformationen.
• Erneuerung: DHCP-Clients können die Erneuerung ihrer Lease vor Ablauf anfordern, um sicherzustellen, dass sie weiterhin über eine gültige IP-Adresse und Konfigurationsinformationen verfügen.
• Failover: DHCP-Server können für Failover konfiguriert werden, wobei zwei Server zusammenarbeiten, um Redundanz bereitzustellen und sicherzustellen, dass Clients immer eine IP-Adresse und Konfigurationsinformationen erhalten, selbst wenn ein Server ausfällt.
• Dynamische Updates: DHCP-Server können auch so konfiguriert werden, dass sie DNS-Einträge dynamisch mit der IP-Adresse von DHCP-Clients aktualisieren, was eine einfachere Verwaltung der Netzwerkressourcen ermöglicht.
• Audit-Protokollierung: DHCP-Server können Prüfprotokolle aller DHCP-Transaktionen führen und Administratoren so einen Überblick darüber verschaffen, welche Geräte welche IP-Adressen verwenden und wann Leases zugewiesen oder erneuert werden.

Abb. DHCP-Paketformat

• Hardwarelänge: Dies ist ein 8-Bit-Feld, das die Länge der physischen Adresse in Bytes definiert. z.B. für Ethernet der Wert ist 6.
• Hopfenanzahl: Dabei handelt es sich um ein 8-Bit-Feld, das die maximale Anzahl an Sprüngen definiert, die das Paket durchlaufen kann.
• Transaktions-ID: Dies ist ein 4-Byte-Feld mit einer Ganzzahl. Die Transaktionsidentifikation wird vom Client festgelegt und dient dazu, eine Antwort mit der Anfrage abzugleichen. Der Server gibt in seiner Antwort denselben Wert zurück.
• Anzahl Sekunden: Dies ist ein 16-Bit-Feld, das die Anzahl der Sekunden angibt, die seit dem Start des Clients vergangen sind.
• Flagge: Dies ist ein 16-Bit-Feld, in dem nur das Bit ganz links verwendet wird und der Rest des Bits auf os gesetzt werden sollte. Ein Bit ganz links gibt eine erzwungene Broadcast-Antwort vom Server an. Wenn die Antwort per Unicast an den Client gesendet werden soll, das Ziel. Die IP-Adresse des IP-Pakets ist die dem Client zugewiesene Adresse.
• Client-IP-Adresse: Dies ist ein 4-Byte-Feld, das die Client-IP-Adresse enthält. Wenn der Kunde diese Informationen nicht hat, hat dieses Feld den Wert 0.
• Ihre IP-Adresse: Dies ist ein 4-Byte-Feld, das die Client-IP-Adresse enthält. Es wird vom Server auf Anfrage des Clients gefüllt.
• Server IP Adresse: Dies ist ein 4-Byte-Feld, das die Server-IP-Adresse enthält. Es wird vom Server in einer Antwortnachricht gefüllt.
• Gateway-IP-Adresse: Dies ist ein 4-Byte-Feld, das die IP-Adresse eines Routers enthält. IT wird vom Server in einer Antwortnachricht ausgefüllt.
• Client-Hardwareadresse: Dies ist das physikalische Adresse des Clients. Obwohl der Server diese Adresse aus dem vom Client gesendeten Frame abrufen kann, ist es effizienter, wenn die Adresse explizit vom Client in der Anforderungsnachricht bereitgestellt wird.
• Servername: Dabei handelt es sich um ein 64-Byte-Feld, das optional vom Server in einem Antwortpaket gefüllt wird. Es enthält eine nullterminierte Zeichenfolge, die aus dem Domänennamen des Servers besteht. Wenn der Server dieses Feld nicht mit Daten füllen möchte, muss er es nur mit Nullen füllen.
• Boot-Dateiname: Dabei handelt es sich um ein 128-Byte-Feld, das optional vom Server in einem Antwortpaket ausgefüllt werden kann. Es enthält eine nullterminierte Zeichenfolge, die aus dem vollständigen Pfadnamen der Startdatei besteht. Der Client kann diesen Pfad verwenden, um andere Startinformationen abzurufen. Wenn der Server dieses Feld nicht mit Daten füllen möchte, muss er es ausschließlich mit Nullen füllen.
• Optionen: Dies ist ein 64-Byte-Feld mit doppeltem Zweck. Die IT kann entweder zusätzliche Informationen oder bestimmte Anbieterinformationen bereitstellen. Das Feld wird nur in einer Antwortnachricht verwendet. Der Server verwendet eine Nummer, ein sogenanntes Magic Cookie, im Format einer IP-Adresse mit dem Wert 99.130.83.99. Wenn der Client mit dem Lesen der Nachricht fertig ist, sucht er nach diesem magischen Cookie. Falls vorhanden, sind die nächsten 60 Byte Optionen.

Funktionieren von DHCP

DHCP arbeitet auf der Anwendungsschicht des TCP/IP-Protokolls. Die Hauptaufgabe von DHCP besteht darin, den Clients dynamisch IP-Adressen zuzuweisen und den Clients Informationen zur TCP/IP-Konfiguration zuzuweisen. Weitere Informationen finden Sie im Artikel Funktionieren von DHCP .

Das DHCP Port-Nummer für den Server ist 67 und für den Client ist 68. Es handelt sich um ein Client-Server-Protokoll, das verwendet wird UDP-Dienste . Eine IP-Adresse wird aus einem Adresspool zugewiesen. Bei DHCP tauschen Client und Server hauptsächlich 4 DHCP-Nachrichten aus, um eine Verbindung herzustellen, auch „DHCP“ genannt DORA Prozess, aber es gibt 8 DHCP-Nachrichten im Prozess.

Funktionieren von DHCP

Die 8 DHCP-Nachrichten

1. DHCP-Erkennungsmeldung: Dies ist die erste Nachricht, die im Kommunikationsprozess zwischen dem Server und dem Client generiert wird. Diese Nachricht wird vom Client-Host generiert, um herauszufinden, ob in einem Netzwerk ein oder mehrere DHCP-Server vorhanden sind oder nicht. Diese Nachricht wird an alle in einem Netzwerk vorhandenen Geräte gesendet, um den DHCP-Server zu finden. Diese Nachricht ist 342 oder 576 Byte lang

DHCP-Erkennungsnachricht

Wie in der Abbildung gezeigt, ist die Quelle MAC-Adresse (Client-PC) ist 08002B2EAF2A, die Ziel-MAC-Adresse (Server) ist FFFFFFFFFFFF, die Quell-IP-Adresse ist 0.0.0.0 (da der PC bisher keine IP-Adresse hatte) und die Ziel-IP-Adresse ist 255.255.255.255 (verwendete IP-Adresse). für die Ausstrahlung). Sobald sie die Nachricht entdecken, wird sie gesendet, um den oder die DHCP-Server im Netzwerk herauszufinden. Daher werden die Broadcast-IP-Adresse und die MAC-Adresse verwendet.

2. DHCP bietet eine Nachricht: Der Server antwortet dem Host in dieser Nachricht und gibt dabei die nicht freigegebene IP-Adresse und andere TCP-Konfigurationsinformationen an. Diese Nachricht wird vom Server gesendet. Die Größe der Nachricht beträgt 342 Byte. Wenn mehr als ein DHCP-Server im Netzwerk vorhanden ist, akzeptiert der Client-Host die erste DHCP-ANGEBOT-Nachricht, die er empfängt. Außerdem wird im Paket eine Server-ID angegeben, um den Server zu identifizieren.

DHCP-Angebotsnachricht

Für die Angebotsnachricht lautet nun die Quell-IP-Adresse 172.16.32.12 (im Beispiel die IP-Adresse des Servers), die Ziel-IP-Adresse 255.255.255.255 (Broadcast-IP-Adresse), die Quell-MAC-Adresse 00AA00123456 und die Ziel-MAC-Adresse FFFFFFFFFFFF. Hier wird die Angebotsnachricht vom DHCP-Server gesendet, daher ist die Ziel-IP-Adresse die Broadcast-IP-Adresse und die Ziel-MAC-Adresse FFFFFFFFFFFF und die Quell-IP-Adresse die Server-IP-Adresse und die MAC-Adresse die Server-MAC-Adresse.

Außerdem hat der Server die angebotene IP-Adresse 192.16.32.51 und eine Lease-Zeit von 72 Stunden bereitgestellt (nach dieser Zeit wird der Eintrag des Hosts automatisch vom Server gelöscht). Außerdem ist die Client-ID die PC-MAC-Adresse (08002B2EAF2A) für alle Nachrichten.

3. DHCP-Anfragenachricht: Wenn ein Client eine Angebotsnachricht empfängt, antwortet er mit dem Senden einer DHCP-Anfragenachricht. Der Client erstellt ein kostenloses ARP, um herauszufinden, ob im Netzwerk ein anderer Host mit derselben IP-Adresse vorhanden ist. Erfolgt keine Antwort von einem anderen Host, gibt es keinen Host mit derselben TCP-Konfiguration im Netzwerk und die Nachricht wird an den Server gesendet und zeigt die Annahme der IP-Adresse an. Dieser Nachricht wird auch eine Client-ID hinzugefügt.

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DHCP-Anfragenachricht

Jetzt wird die Anforderungsnachricht vom Client-PC gesendet, daher ist die Quell-IP-Adresse 0.0.0.0 (da der Client derzeit keine IP hat) und die Ziel-IP-Adresse ist 255.255.255.255 (die Broadcast-IP-Adresse) und die Quell-MAC-Adresse ist 08002B2EAF2A (PC-MAC-Adresse) und Ziel-MAC-Adresse ist FFFFFFFFFFFF.

Notiz - Diese Nachricht wird nach der vom PC gesendeten ARP-Anfrage gesendet, um herauszufinden, ob ein anderer Host die angebotene IP nicht verwendet. Wenn keine Antwort erfolgt, sendet der Client-Host die DHCP-Anforderungsnachricht an den Server, in der die Annahme der IP-Adresse und anderer TCP/IP-Konfigurationen angezeigt wird.

4. DHCP-Bestätigungsnachricht: Als Reaktion auf die empfangene Anforderungsnachricht nimmt der Server einen Eintrag mit einer angegebenen Client-ID vor und bindet die angebotene IP-Adresse mit der Lease-Zeit. Jetzt erhält der Client die vom Server bereitgestellte IP-Adresse.

DHCP-Bestätigungsnachricht

Nun wird der Server einen Eintrag des Client-Hosts mit der angebotenen IP-Adresse und Lease-Zeit vornehmen. Diese IP-Adresse wird vom Server keinem anderen Host zur Verfügung gestellt. Die Ziel-MAC-Adresse ist FFFFFFFFFFFF und die Ziel-IP-Adresse ist 255.255.255.255 und die Quell-IP-Adresse ist 172.16.32.12 und die Quell-MAC-Adresse ist 00AA00123456 (Server-MAC-Adresse).

5. Negative DHCP-Bestätigungsnachricht: Immer wenn ein DHCP-Server eine Anfrage nach einer IP-Adresse erhält, die gemäß den konfigurierten Bereichen ungültig ist, sendet er eine DHCP-Nak-Nachricht an den Client. Wenn der Server beispielsweise keine IP-Adresse ungenutzt hat oder der Pool leer ist, wird diese Nachricht vom Server an den Client gesendet.

6. DHCP-Ablehnung: Wenn der DHCP-Client feststellt, dass die angebotenen Konfigurationsparameter unterschiedlich oder ungültig sind, sendet er eine DHCP-Ablehnungsnachricht an den Server. Wenn es eine Antwort auf das Unentgeltliche gibt ARP von einem beliebigen Host an den Client gesendet wird, sendet der Client eine DHCP-Ablehnungsnachricht an den Server, aus der hervorgeht, dass die angebotene IP-Adresse bereits verwendet wird.

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7. DHCP-Freigabe: Ein DHCP-Client sendet ein DHCP-Release-Paket an den Server, um die IP-Adresse freizugeben und die verbleibende Lease-Zeit zu stornieren.

8. DHCP-Informationen: Wenn eine Client-Adresse manuell eine IP-Adresse erhalten hat, verwendet der Client DHCP-Informationen, um andere lokale Konfigurationsparameter wie den Domänennamen abzurufen. Als Antwort auf die DHCP-Inform-Nachricht generiert der DHCP-Server eine DHCP-Bestätigungsnachricht mit einer für den Client geeigneten lokalen Konfiguration, ohne eine neue IP-Adresse zuzuweisen. Diese DHCP-Bestätigungsnachricht wird per Unicast an den Client gesendet.

Notiz - Alle Nachrichten können auch vom DHCP-Relay-Agenten per Unicast gesendet werden, wenn sich der Server in einem anderen Netzwerk befindet.

Vorteile von DHCP

• Zentralisierte Verwaltung von IP-Adressen.
• Zentralisiert und automatisiert TCP/IP-Konfiguration .
• Einfaches Hinzufügen neuer Clients zu einem Netzwerk.
• Durch die Wiederverwendung von IP-Adressen verringert sich die Gesamtzahl der erforderlichen IP-Adressen.
• Die effiziente Handhabung von IP-Adressänderungen für Clients, die häufig aktualisiert werden müssen, z. B. für tragbare Geräte, die sich an verschiedene Standorte in einem drahtlosen Netzwerk bewegen.
• Einfache Neukonfiguration des IP-Adressraums auf dem DHCP-Server, ohne dass jeder Client neu konfiguriert werden muss.
• Das DHCP-Protokoll bietet dem Netzwerkadministrator die Möglichkeit, das Netzwerk von einem zentralen Bereich aus zu konfigurieren.
• Mit Hilfe von DHCP kann eine einfache Handhabung neuer Benutzer und die Wiederverwendung von IP-Adressen erreicht werden.

Nachteile von DHCP

• Es kann zu IP-Konflikten kommen.
• Das Problem bei DHCP besteht darin, dass Clients jeden Server akzeptieren. Wenn sich dementsprechend ein anderer Server in der Nähe befindet, kann es sein, dass sich der Client mit diesem Server verbindet und dieser Server möglicherweise ungültige Daten an den Client sendet.
• Ohne einen DHCP-Server kann der Client nicht auf das Netzwerk zugreifen.
• Der Name des Geräts wird nicht geändert, wenn eine neue IP-Adresse zugewiesen wird.

Häufig gestellte Fragen zu DHCP – FAQs

Was sind häufige Probleme mit DHCP?

Wenn der DHCP-Server nicht richtig eingestellt ist, kann es zu Problemen wie IP-Adresskonflikten oder falschen IP-Adressen kommen Subnetzmasken , falsche Standardeinstellung Gateways oder unzureichende IP-Adresspools.

Welcher Port wird bei DHCP verwendet?

DHCP verwendet UDP-Port 67 auf dem Server und UDP-Port 68 auf dem Client.

Welches Schichtprotokoll ist DHCP?

DHCP ist ein Protokoll der Anwendungsschicht.

Warum wird DHCP bevorzugt?

Dies ist eine effizientere Methode zur Verwaltung von IP-Adressen als die statische Adresszuweisung. DHCP verwendet ein stabiles Transportschichtprotokoll.