DHCP - Dynamische Adressierung

DHCP - Automatische Konfiguration von Netzwerk-Komponenten

Bei einem Netzwerk auf TCP/IP-Basis wird jedem Rechner eine TCP/IP-Konfiguration zugeteilt. Diese Konfiguration besteht üblicherweise aus folgenden Parametern:
  • IP-Adresse des Rechners oder Gerätes (Host)
  • IP-Adresse des Standard-Anschlusses bzw. «Default Gateway» im Netzwerk
  • Sub-Netz-Maske für den Versand der Pakete
  • IP-Adressen der DNS-Server für die Namensauflösung

Die aktuelle Konfiguration von TCP/IP kann bei einem Windows-Rechner mit dem Konsolenbefehl IPCONFIG angezeigt werden, bei UNIX- / LINUX-Systemen geschieht dies mit IFCONFIG («Interface-Configuration»).

Die Verwaltung dieser Parameter ist nun gerade in grösseren Netzwerken sehr aufwändig. Jeder Rechner ist ohne DHCP mit seiner kompletten Netzwerk-Konfiguration in einer Datenbank oder zumindest einer Liste zu führen, um IP-Adresskonflikte zu vermeiden. Bei einem Adresskonflikt - zwei Geräte werden gestartet und haben die gleiche IP-Adresse - gewinnt das letztere der eingeschalteten Geräte, das erste Gerät hat keine gültig IP-Adresse und kann nicht auf dem Netzwerk kommunizieren.

Der Verwaltungsaufwand kann mit BOOTP bzw. DHCP reduziert werden. BOOT und DHCP sind Protokolle, welche die Host-Konfiguration (Host = 1 Netzwerkgerät oder 1 Netzwerkknoten) auf Anfrage automatisch zuteilen. DHCP basiert auf einem wesentlich älteren Protokoll, auf BOOTP.

BOOTP - Bootstrap Protocol
BOOTP ist ein TCP/IP-Konfigurationsdienst der hauptsächlich in UNIX-Umgebungen verwendet wird, er ersetzt RARP. Im Gegensatz zu RARP kann BOOTP alle wesentlichen Konfigurationsparameter bereitstellen.

Ein BOOTP-Client sendet einen BOOTREQUEST-Broadcast über die Adresse 255.255.255.255 in das Netzwerk. BOOTP wartet eine bestimmte Zeitspanne auf eine Antwort (BOOTREPLY) des Servers, trifft keine Antwort ein, so sendet der Client den Broadcast erneut. BOOTP verwendet zur Kommunikation UDP sowie die Ports 67 und 68.

Dynamisches DHCP
Das dynamische DHCP («dynamic Dynamic Host Configuration Protocol») entspricht dem Standard eines DHCP-Dienstes in einem Netzwerk. Wird von DHCP-Service gesprochen, so ist damit üblicherweise das dynamische DHCP gemeint. Bei DHCP wird auf Anforderung eines Clients oder eines Netzwerk-Gerätes (Drucker, CD-ROM-Server usw.) automatisch eine TCP/IP-Konfiguration zugewiesen. Beim dynamischen DHCP wird jeder anfragenden MAC-Adresse eine vollständige TCP/IP-Konfiguration zugeteilt, es sei denn die verfügbaren IP-Adressen reichen für die anfordernden Geräte nicht aus.

Als zusätzlichen Dienst überprüft DHCP welche MAC-Adresse die DHCP-Anforderung stellt, ist die bereits zuvor an die selbe MAC-Adresse vergebene IP-Adresse noch frei, so wird die identische IP-Adresse erneut zugewiesen.

Bei der Konfigurationszuteilung berücksichtigt DHCP auch so genannte Adresspools, es werden nur Adressen zugeteilt die in einem bestimmten Adressbereich liegen.

Bei der dynamischen Vergabe wird die Adresse dem Client nur für eine definierte Zeitspanne zugewiesen. Diese Zeitspanne wird als «Lease» bezeichnet. Vor Ablauf der Lease beantragt der Client beim Server eine Verlängerung der Zeitdauer, falls die IP-Adresse weiter benötigt wird. Trifft kein Verlängerungsantrag beim Server ein und läuft die Lease ab, so wird die Adresse wieder vergeben, das Gerät mit der abgelaufenen DHCP-Lease kann nicht mehr im Netzwerk kommunizieren.

DHCP benutzt die von BOOTP bekannten BOOTREQUEST und BOOTREPLY-Pakete über UDP, auch die Port-Nummern sind mit BOOTP identisch: Der DHCP-Server verwendet den UDP-Port 67, der DHCP-Client den UDP-Port 68.

Statisches DHCP
Das statische DHCP («static Dynamic Host Configuration Protocol») entspricht dem BOOTP-Dienst, es wird auch als «Manuelles DHCP» bezeichnet. Der Administrator kontrolliert die Art und Anzahl von Geräten welche IP-Konfigurationen anfordern, diese Art der Host-Konfiguration bietet eine erweiterte Zugriffssicherheit im Netzwerk, nur autorisierte und vom Administrator eingetragene Geräte können sich automatisch in das Netzwerk einklinken und kommunizieren.

Auswirkungen auf DNS
Die Anwendung von dynamischen Host-Konfigurationsdiensten hat Auswirkungen auf das Domain-Name-System DNS. DNS bildet die Hostnamen auf IP-Adressen ab, deshalb wird jede BOOTP- oder DHCP-Anfrage und -Beantwortung dem zukünftigen dynamischen DNS-Dienst mitgeteilt um die Namens- / Adresszuweisungstabellen auf dem aktuellen Stand zu halten.

Viele implementierte DNS-Dienste oder -Server können die Zuordungstabellen nicht dynamisch ändern. Aus diesem Grund werden Name-, Login-, Mail-Server usw. mit statischen TCP/IP-Konfigurationen betrieben.