Protocolo DHCP

Introducción al protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

El protocolo de configuración dinámica de host (DHCP) es un protocolo de red que permite a un servidor DHCP/servidor de red asignar dinámicamente la dirección IP, la máscara de subred, los gateways predeterminados y otros parámetros de configuración de red a los dispositivos que lo soliciten.

Automatiza la tediosa tarea de configurar la IP para el administrador de la red, automatizando eficazmente las asignaciones de IP y minimizando el desaprovechamiento de IP y los conflictos de IP.

El servidor DHCP puede asignar dinámicamente direcciones IP a los dispositivos de red desde su pool de direcciones, y reclamarlas al finalizar su tiempo de prestamos (lease).

Terminos necesarios que necesitamos conocer para entender mejor el protocolo DCHP

Servidor DHCP: Un servidor de red que está configurado para ejecutar el servicio DHCP. Los servidores DHCP se encargan de asignar IP automáticamente a los dispositivos de red. El almacén de datos del servidor contiene un conjunto de direcciones IP que se pueden asignar a los clientes que lo soliciten.

Cliente DHCP: Un dispositivo de red, como un portátil o una impresora, que soporta los servicios de cliente DHCP. Los clientes DHCP pueden solicitar a los servidores DHCP direcciones IP dinámicas y parámetros de red para poder comunicarse a través de Internet.

Alcance DHCP: El alcance DHCP especifica el rango de direcciones IP que un servidor DHCP puede proporcionar a sus clientes. Se debe configurar el alcance DHCP para determinar el conjunto de direcciones IP que el servidor DHCP puede prestar o renovar.

Pool de IP: Un conjunto de direcciones IP secuenciales que un servidor DHCP puede asignar a los clientes que lo soliciten. Por ejemplo: Si el servidor DHCP A tiene un pool de IP en el rango 200.1.1.33 - 200.1.1.150, entonces puede asignar cualquier dirección IP dentro de este rango a los dispositivos de red que lo soliciten.

IP estática: Las IP estáticas son direcciones IP que se asignan directamente a los dispositivos de red. Son direcciones fijas que se asignan y no están sujetas a cambios en ningún momento de la conexión.  Por ejemplo: 172.217.6.164 es la dirección IP estática de Google. Siempre puede acceder a Google utilizando su IP estática.

IP dinámica: Las IP dinámicas son direcciones IP que un proveedor de direcciones, como los servidores DHCP, asignan automáticamente al dispositivo de red. Estas asignaciones están sujetas a cambios. Un dispositivo que admite la asignación de IP dinámica no está obligado a tener la misma dirección IP cada vez que se conecta a Internet. Por ejemplo: La dirección IP que se le asigna a su dispositivo al conectarse a una red Wi-Fi gratuita puede cambiar cada vez que realice una nueva conexión.

Puerta de enlace o Gateway: Los gateways son las puertas de entrada a la red y generalmente son dispositivos de red como los routers, que permiten la comunicación entre diferentes redes.

Principales funciones del DHCP

Aunque es posible que el administrador de la red configure manualmente las direcciones IP y otros parámetros de red para cada dispositivo de la red, esto se vuelve cada vez más tedioso y difícil a medida que crece la red. Las políticas que se implementan para mejorar la productividad, como la de "traiga su propio dispositivo", obligan a los administradores de redes de TI a asignar direcciones IP y controlarlas adecuadamente.

DHCP se introdujo para agilizar el proceso. DHCP automatiza esta tediosa tarea de configurar la IP asignando automáticamente direcciones IP y otros parámetros relacionados a los dispositivos de red. Cuando un dispositivo de red solicita una dirección IP para comunicarse en la red, el servidor DHCP ofrece al cliente una de las direcciones IP de su reserva de direcciones IP. Cuando el dispositivo acepta esta dirección IP, el servidor DHCP actualiza su almacén de datos con la dirección IP y el cliente asignado.

 Arrendamiento, renovación y expiración del DHCP

Dado que el DHCP permite asignar direcciones IP dinámicas, la dirección que se asigna a un dispositivo de cliente DHCP no es fija. El servidor DHCP no asigna permanentemente una dirección IP a un dispositivo, sino que la proporciona durante un periodo de tiempo determinado.

Arrendamiento de DHCP

Cuando un cliente solicita al servidor DHCP una dirección IP, el servidor DHCP le proporciona la dirección IP y los parámetros de configuración de la red, como la máscara de subred y los gateways predeterminados, durante un periodo de tiempo determinado, denominado arrendamiento. El periodo para el que se asigna la dirección IP al cliente se denomina periodo de arrendamiento. El cliente puede utilizar todos los parámetros de red asignados dentro de este periodo, y se identifica de forma única en la red utilizando la dirección IP asignada.

Renovación del arrendamiento

Durante o al finalizar el periodo de arrendamiento, si el cliente desea seguir utilizando los mismos parámetros de red, incluida la dirección IP, se puede solicitar una renovación del alquiler a través del servidor DHCP. El servidor DHCP, al recibir este mensaje, renueva el periodo de arrendamiento del cliente, y éste puede seguir utilizando la dirección IP durante más tiempo.

Expiración del arrendamiento

Al finalizar el periodo de arrendamiento, si un cliente no ha solicitado una renovación, o si el servidor no ha recibido una solicitud de renovación, se vencerá el alquiler de la IP asignada. Esto hace que el DHCP recupere la IP y las configuraciones de red relacionadas, y la añada de nuevo a su pool de direcciones IP.

¿Por qué DHCP arrienda las direcciones IP en lugar de asignarlas permanentemente? La asignación permanente de direcciones IP, o la asignación de direcciones IP durante largos períodos de tiempo, pueden agotar las direcciones. Un servidor DHCP sólo tiene un conjunto limitado de direcciones IP en su Pool de IP. Si asignamos una dirección IP durante un largo periodo de tiempo a un dispositivo concreto, cuando el número de dispositivos que quieran conectarse a la red supere el número de direcciones IP disponibles, se producirá una interrupción del servicio, ya que el servidor DHCP no podrá dar servicio a los nuevos clientes.

Proceso DORA : Los 4 pasos del DHCP.

El proceso que el servidor DHCP realiza para asignar la dirección IP y otros parámetros de configuración de red al dispositivo de red ocurre en cuatro pasos:

• Descubrir el servidor DHCP.
• Ofrecer el arrendamiento de IP.
• Requerir/solicitar el arrendamiento de IP.
• Aceptar la solicitud.

Paso 1: El cliente DHCP descubre el servidor DHCP.

Para que un dispositivo se comunique dentro de una red, necesita una dirección IP. Un dispositivo de cliente DHCP adquiere la dirección IP y los parámetros de red mediante la difusión (broadcast) de un paquete UDP llamado DHCPDISCOVER dentro de la red.

Al recibir la difusión de DHCPDISCOVER, todos los dispositivos de red no autorizados descartan o ignoran el mensaje. Los servidores DHCP dentro de la red reciben y procesan el paquete de difusión.

El mensaje DHCP DISCOVER contiene detalles como:

Aquí, la IP de origen del paquete de difusión es 0.0.0, ya que al dispositivo cliente no se le ha asignado aún la dirección IP. Con la IP de destino 255.255.255.255, el paquete de difusión se envía a todos los dispositivos de la red, a través de un proceso llamado difusión limitada. Se debe establecer la IP de destino con un ID de subred particular para permitir una difusión dirigida.

Paso 2: El servidor DHCP ofrece la IP y los parámetros de configuración de la red al cliente.

Cuando un servidor DHCP válido recibe el mensaje de difusión DHCPDISCOVER, reserva una IP en su pool de IP, y ofrece esa IP en arrendamiento al cliente que lo solicite. Transmite su oferta de alquiler de IP, la máscara de subred y el gateway predeterminado al cliente que lo solicita a través de un mensaje DHCPOFFER.

Aquí  200.1.1.150 es la IP que el servidor DHCP ofrece desde su pool de direcciones IP. Tradicionalmente, este mensaje de oferta se envía al cliente especificando el hardware o la dirección MAC del cliente.

Paso 3: El cliente acepta la oferta del DHCP requerida y solicita el arrendamiento de la IP.

Al recibir un mensaje DHCPOFFER, el cliente solicita la asignación de la dirección IP ofrecida a través del mensaje DHCPOFFER enviando un mensaje DHCPREQUEST al servidor. Este mensaje indica al servidor DHCP que ya puede asignar al cliente la dirección IP ofrecida bajo arrendamiento.

Al recibir más de un mensaje DHCPOFFER de los servidores de la red, el cliente envía un mensaje DHCPREQ (solicitud de DHCP) sólo al servidor DHCP cuyo mensaje fue recibido primero por el cliente. Las demás ofertas se descartan o se ignoran.

Paso 4: El servidor DHCP acepta la solicitud de arrendamiento de IP del cliente.

Al recibir el mensaje DHCPREQUEST, el servidor DHCP asigna la dirección IP al cliente y la registra en su almacén de datos. El servidor confirma la dirección IP asignada, la máscara de subred y los detalles del gateway predeterminado enviando un mensaje DHCPACK (aceptación de DHCP).

El cliente ahora puede empezar a utilizar la IP asignada y los parámetros de red.

El cliente DHCP se configura con los parámetros de red recibidos.

La siguiente imagen muestra una captura de tráfico DHCP hecha en clase durante el curso de seguridad informatica: