A medida que se expande la escala de la red y aumenta la complejidad de la red, la configuración se vuelve más compleja. Además, la cantidad de computadoras y dispositivos móviles (como computadoras portátiles móviles o terminales inalámbricos) aumenta considerablemente, lo que provoca cambios frecuentes de dirección IP y recursos de IP insuficientes. El Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP) se utiliza para asignar dinámicamente direcciones IP a hosts.
Parte I. ¿Qué es DHCP?
El Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP) es un protocolo que proporciona dinámicamente parámetros de configuración para terminales de Internet. Cuando un terminal envía una solicitud, el servidor DHCP puede proporcionar al terminal parámetros como la dirección IP, la puerta de enlace y la dirección del servidor DNS. El protocolo DHCP básico consta de 3 funciones: servidor DHCP, cliente DHCP e indagación/retransmisión DHCP (opcional).
En una red TCP/IP, cada estación de trabajo debe realizar configuraciones básicas de red antes de acceder a la red y sus recursos. Los parámetros clave que se configurarán incluyen la dirección IP, la máscara de subred, la puerta de enlace predeterminada y el DNS.
En una red grande, asegurarse de que todos los hosts tengan las configuraciones correctas puede ser una tarea de administración difícil, especialmente para redes dinámicas que contienen usuarios itinerantes y computadoras portátiles. Las computadoras a menudo se mueven de una subred a otra y se eliminan de la red. La configuración manual o la reconfiguración de una gran cantidad de computadoras puede llevar mucho tiempo y los errores en la configuración del host IP pueden causar fallas en la comunicación de la red.
Por lo tanto, se requiere simplificar la configuración de la dirección IP e implementar una gestión de dirección IP centralizada. El Protocolo de configuración dinámica de host (DHCP) está diseñado para este propósito.
1. DHCP puede reducir los errores de configuración.
El DHCP minimiza la cantidad de errores causados por la configuración manual de la dirección IP. Por ejemplo, se reduce considerablemente la posibilidad de asignar una dirección IP en uso a otro dispositivo.
2. DHCP reduce la carga de trabajo de gestión de red.
Las configuraciones de TCP/IP se completan de forma centralizada y automática sin la intervención manual de un administrador de red. Un administrador de red puede definir las configuraciones de TCP/IP de la red global y subredes específicas de manera centralizada. Las opciones de DHCP pueden asignar automáticamente todos los valores TCP/IP adicionales a los clientes. Las direcciones de los clientes deben actualizarse con frecuencia. Por ejemplo, un cliente de acceso remoto puede moverse a todas partes y debe configurarse de manera eficiente y automática cuando se reinicia en una nueva ubicación. Además, la mayoría de los enrutadores pueden reenviar solicitudes de configuración de DHCP, lo que reduce la necesidad de configurar un servidor DHCP en cada subred. salvo que otras razones lo hagan necesario.
Parte II. ¿Cómo funciona DHCP?
● Servidor DHCP
Un servidor DHCP procesa solicitudes de asignación de direcciones, renovación de arrendamiento y liberación de clientes o indagaciones/retransmisiones, y asigna direcciones IP y otras configuraciones de red a los clientes.
● Cliente DHCP
Un cliente DHCP intercambia paquetes con un servidor DHCP para obtener la dirección IP y otras configuraciones de red. El protocolo DHCP se utiliza para obtener dinámicamente parámetros como direcciones IP del servidor DHCP, lo que facilita la configuración del cliente y la gestión centralizada.
● Proceso de solicitud de dirección DHCP
1. Proceso DHCP – Descubrir
Un cliente difunde paquetes DHCP Discover en el segmento de red local para descubrir servidores DHCP en la red.
Fase de descubrimiento:
Un cliente DHCP busca un servidor DHCP.
En la fase de descubrimiento, un cliente DHCP busca un servidor DHCP enviando un paquete DHCP Discover. Debido a que el cliente desconoce las direcciones IP de los servidores DHCP, el cliente DHCP difunde el paquete DHCP Discover en la red. Todos los servidores DHCP que reciben paquetes DHCP Discover envían paquetes de respuesta. El cliente DHCP puede entonces conocer las ubicaciones de los servidores DHCP en la red.
2. Proceso DHCP – Oferta
El servidor responde al cliente con una dirección IP disponible. Esta dirección no está realmente asignada y se verifica mediante el paquete ICMP Echo Request (o ARP) antes de la asignación.
Fase de oferta:
El servidor DHCP proporciona una dirección IP para un cliente DHCP.
Un servidor DHCP que recibe un paquete DHCP Discover de un cliente DCHP selecciona una dirección IP adecuada de su grupo de direcciones y envía un paquete DHCP Offer con la dirección IP, el plazo de arrendamiento de la dirección IP y otros parámetros de configuración (como la dirección de la puerta de enlace y el dominio). dirección del servidor de nombres) al cliente DHCP.
3. Proceso DHCP – Solicitud
Si un cliente recibe varios paquetes de oferta HCP, el cliente DHCP selecciona uno de ellos según el contenido y responde. Si el cliente ha obtenido una dirección IP anteriormente, escribe la dirección en el campo Dirección IP solicitada del campo Opciones en el paquete de solicitud de DHCP y lo envía al servidor.
Fase de selección:
Un cliente DHCP selecciona una dirección IP.
Si varios servidores DHCP envían paquetes de oferta DHCP a un cliente DHCP, el cliente DHCP solo recibe el paquete de oferta DHCP que llega primero. Luego, el cliente DHCP transmite un paquete de Solicitud DHCP que lleva la identificación del servidor (Opción 54), es decir, la dirección IP del servidor DHCP seleccionado por el cliente.
El paquete de solicitud DHCP se envía en modo de difusión para notificar a todos los servidores DHCP que el cliente selecciona la dirección IP proporcionada por el servidor DHCP indicado en la opción 54. Por lo tanto, otros servidores DHCP pueden reclamar sus direcciones IP preasignadas
4. Proceso DHCP – ACK
Después de recibir el paquete de solicitud de DHCP, el servidor vincula la dirección de red (direcciones de red y hardware) del cliente a la dirección IP asignada y luego envía la dirección IP al cliente.
Un servidor DHCP confirma que se asigna una dirección IP a un cliente DHCP.
Después de recibir un paquete de solicitud DHCP de un cliente DHCP, el servidor DHCP busca el registro de concesión correspondiente de acuerdo con la dirección MAC contenida en el paquete de solicitud DHCP. Si se encuentra un registro, el servidor DHCP envía un paquete DHCP ACK que contiene la dirección IP y otras configuraciones para el cliente. Después de recibir el paquete DHCP ACK, el cliente DHCP transmite un paquete ARP gratuito para detectar si otro host está utilizando la dirección IP asignada por el servidor. Si no se recibe respuesta dentro de un período específico, el cliente utiliza la dirección IP.
5. Proceso DHCP – NAK
Después de recibir el paquete de solicitud de DHCP, si el servidor encuentra que la dirección solicitada no está disponible, responde con un DHCP NAK.
Si un servidor DHCP no encuentra un registro de concesión después de recibir un paquete de solicitud de DHCP o no puede asignar una dirección IP por motivos específicos, el servidor DHCP envía un paquete DHCP NAK para notificar al cliente DHCP que no hay una dirección IP disponible. Luego, el cliente DHCP debe volver a enviar el paquete DHCP Discover para solicitar una nueva dirección IP. Después de obtener una dirección IP, un cliente DHCP verifica el estado de la puerta de enlace en uso antes de conectarse. Si la dirección de la puerta de enlace es incorrecta o la puerta de enlace está defectuosa, el cliente DHCP solicita una nueva dirección IP en el modo de cuatro pasos.
6. Proceso DHCP – Renovación de dirección
Cuando la dirección de un cliente alcanza el 50 % del plazo del arrendamiento (T1), el cliente envía un paquete de unidifusión de solicitud de DHCP para renovar el arrendamiento. Cuando la dirección de un cliente alcanza el 97,5 % del plazo del arrendamiento (T2), el cliente envía un paquete de difusión de solicitud de DHCP para renovar el arrendamiento.
Cuando una dirección IP alcanza el 50 % (T1) del plazo de la concesión, el cliente DHCP envía automáticamente un paquete de solicitud de DHCP al servidor DHCP para renovar la concesión. Si se recibe un paquete DHCP ACK, la concesión se renueva con éxito si se recibe un paquete DHCP NAK y el proceso de solicitud se inicia nuevamente. Cuando una dirección IP alcanza el 87,5 % (T2) del plazo de la concesión, si el cliente DHCP no recibe ninguna respuesta del servidor DHCP, el cliente DHCP envía automáticamente un paquete de difusión a los servidores DHCP para renovar la concesión de la dirección IP. Si se recibe un paquete DHCP ACK, la concesión se renueva correctamente. Si se recibe un paquete DHCP NAK, el proceso de solicitud se inicia nuevamente. Si un cliente no recibe ninguna respuesta de ningún servidor antes de que expire el plazo de arrendamiento de su dirección IP,
● Aplicación de red DHCP
En las redes activas, las direcciones IP generalmente se asignan desde conjuntos de direcciones locales y remotas. La OLT organiza las direcciones IPv4 en un grupo de direcciones IPv4 para su administración en cualquiera de los siguientes modos:
1. El grupo de direcciones locales es administrado por la OLT . El OLT asigna, renueva y reclama direcciones IP en el grupo de direcciones locales.
2. El conjunto de direcciones remotas es una imagen del servidor DHCP externo. No contiene la dirección IP real pero especifica el servidor DHCP correspondiente al grupo de direcciones. Cuando se utiliza un conjunto de direcciones remotas, la OLT puede iniciar solicitudes en nombre de los usuarios o transmitir solicitudes de usuarios para solicitar, renovar o liberar direcciones IP del servidor DHCP. Por ejemplo, indagación o retransmisión de DHCP.
