linux_ws2122/chapters/05-dhcp.tex

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\section{DHCP}%
\label{sec:dhcp}

Das \acrfull{acr:dhcp} ist heute unverzichtbar, denn es dient der automatischen
Konfiguration von Netzwerk-Schnittstellen eines Systems. Neben den üblichen
Parametern einer IP-Schnittstelle (IP-Adresse, Netzwerkmaske und Gateway) können
auch weitere Parameter übergeben werden. Beispielsweise Hostname,
DNS-Server-Adresse, Zeit-Server-Adresse, TFTP-Server-Adresse und Search-Domain. In RFC2132 sind weitere Parameter spezifiziert.

\subsection{Ablauf}%
\label{sec:dhcp.ablauf}

\begin{figure}[!h]
  \centering
  \begin{tikzpicture}
    \draw (-3,0) -- (-3,-6) (12,0) -- (12,-6);
    \node at (-3,.3) {Client};
    \node at (12,.3) {Server};
    \draw[-{Latex[length=4mm, width=3mm]}] (-3,-1) -- node[midway, above, rotate=-4] {DHCP-DISCOVER} (12,-2);
    \draw[{Latex[length=4mm, width=3mm]}-] (-3,-3.5) -- node[midway, above, rotate=4] {DHCP-OFFER} (12,-2.5);
    \draw[-{Latex[length=4mm, width=3mm]}] (-3,-4) -- node[midway, above, rotate=-3] {DHCP-REQUEST} (12,-4.5);
    \draw[{Latex[length=4mm, width=3mm]}-] (-3,-5.5) -- node[midway, above, rotate=3] {DHCP-ACK} (12,-5);
  \end{tikzpicture}
  \caption{DHCP-Ablauf}%
  \label{figure:dhcp.ablauf}
\end{figure}

\begin{description}[itemsep=0pt]
  \item[DHCP-DISCOVER] \mbox{} \\
  Der Client sucht im Netzwerk nach einen
  \acrshort{acr:dhcp}-Server. Dazu verwendet er die Broadcast-Adresse auf
  \acrshort{acr:osi}-Schicht 2.
  \bigskip

  \item[DHCP-OFFER] \mbox{} \\
  Ein oder mehrere \acrshort{acr:dhcp}-Server werden auf die Anfrage des Clients
  regieren und mit einer Konfiguration antworten.
  \bigskip

  \item[DHCP-REQUEST] \mbox{} \\
  Der Client wählt einer der angebotenen Konfigurationen aus und fordert diese
  beim Server an.
  \bigskip

  \item[DHCP-ACK] \mbox{} \\
  Der Server bestätigt die Vergabe der Konfiguration und sendet die
  Gültigkeitsdauer (Lease time) der Konfiguration mit.
\end{description}

Der folgende Ausschnitt aus einer Logdatei des ISC-DHCP-Servers verdeutlicht die
DHCP-Meldungen und den Ablauf zwischen Client und Server. Dabei ist gut zu
erkennen, dass die Kommunikation auf \acrshort{acr:osi}-Schicht 2 stattfindet,
denn der Client besitzt noch keine IP. Es ist nur die \acrshort{acr:mac}-Adresse
bekannt.

\begin{bashcode}
$ tail -n 4 /var/log/dhcp.log
DHCPDISCOVER from d8:e0:e1:c5:69:6d (android-10) via enp1s0
DHCPOFFER on 192.168.179.34 to d8:e0:e1:c5:69:6d (android-10) via enp1s0
DHCPREQUEST for 192.168.179.34 (192.168.179.12) from d8:e0:e1:c5:69:6d (android-10) via enp1s0
DHCPACK on 192.168.179.34 to d8:e0:e1:c5:69:6d (android-10) via enp1s0
\end{bashcode}

\begin{itemize}[label={},itemsep=0pt]
  \item \textbf{Aufgabe 1a:} Neben DHCP-DISCOVER, DHCP-OFFER, DHCP-REQUEST und
  DHCP-ACK gibt es weitere DHCP-Meldungen. Diese sind im RFC spezifiziert.
  Welche weiteren DHCP-Meldungen gibt es und wozu dienen sie?
\end{itemize}

\subsection{Randbedingungen und Informationen}%
\label{sec:dhcp.randbedingungen}

Weitere Randbedingungen und Informationen zu \acrshort{acr:dhcp}:

\begin{enumerate}[itemsep=0pt]
  \item Da die Suche nach einer Netzwerkkonfiguration per DHCP-DISCOVER über
  Broadcast auf \acrshort{acr:osi}-Schicht 2 stattfindet, kann nur ein Server im
  eigenen Subnetz erreicht werden. Soll ein Server in einem anderen Subnetz
  erreich werden, muss auf dem Router (Gateway) ein Relay-Agent eingerichtet
  werden.
  \item Es ist möglich die Vergabe einer IP-Konfiguration statisch an eine
  \acrshort{acr:mac}-Adresse zu binden.
  \item Per \acrshort{acr:dhcp} lässt sich ein \acrshort{acr:tftp}-Server
  definieren, welcher \acrshort{acr:pxe}-Boot ermöglicht - booten eines Systems
  über das Netzwerk.
  \item Weitere details sind in RFC2131 und RFC2132 spezifiziert.
\end{enumerate}

\subsection{Dynamic DNS}%
\label{sec:dhcp.dynamic-dns}

Das \acrfull{acr:ddns} oder auch DynDNS genannt wird verwendet, um
\acrlongpl{acr:rr} im \acrshort{acr:dns} hinzuzufügen, aktualisieren oder zu
entfernen. Grund kann beispielsweise sein, dass vergebene Konfigurationen des
\acrshort{acr:dhcp}-Servers an Clients in einer \acrshort{acr:ddns}-Zone
automatisch gepflegt werden sollen.

Ein weiteres Beispiel für \acrshort{acr:ddns} ist die Übermittlung der
IP-Adresse des häuslichen Routers, beispielsweise einer FRITZ!Box, an einen
Provider wie \href{https://strato.de}{strato.de},
\href{https://noip.com}{noip.com} oder \href{https://ionos.de}{ionos.de}, wenn
durch einen IP-Reconnect die IP-Adresse des Routers im Internet sich ändert.
Dadurch wird die IP-Adresse zu einem \acrshort{acr:ddns}-Record synchron
gehalten.

\subsection{DDNS Ablauf}%
\label{sec:dhcp.dyndns-ablauf}

Das folgende Sequenzdiagramm beschreibt den Ablauf von \acrshort{acr:ddns}
zwischen einem ISC-DHCP-Server (dhcpd) und ISC-DNS-Server (bind9). Dabei umfasst
die DDNS-UPDATE Meldung folgende \acrshortpl{acr:rr}: A, AAAA, PTR und optional
TXT.

\begin{figure}[!h]
  \centering
  \begin{tikzpicture}
    \draw (-7,0) -- (-7,-7) (0,0) -- (0,-7) (7,0) -- (7,-7);
    \node at (-7,.3) {Client};
    \node at (0,.3) {DHCP};
    \node at (7,.3) {DNS};
    \draw[-{Latex[length=4mm, width=3mm]}] (-7,-1) -- node[midway, above, rotate=-8] {DHCP-DISCOVER} (0,-2);
    \draw[{Latex[length=4mm, width=3mm]}-] (-7,-3.5) -- node[midway, above, rotate=8] {DHCP-OFFER} (0,-2.5);
    \draw[-{Latex[length=4mm, width=3mm]}] (-7,-4) -- node[midway, above, rotate=-5] {DHCP-REQUEST} (0,-4.5);
    \draw[{Latex[length=4mm, width=3mm]}-] (-7,-5.5) -- node[midway, above, rotate=5] {DHCP-ACK} (0,-5);
    \draw[-{Latex[length=4mm, width=3mm]}] (0,-5) -- node[midway, above, rotate=-5] {DDNS-UPDATE} (7,-5.5);
    \draw[-{Latex[length=4mm, width=3mm]}] (7,-6) -- node[midway, above, rotate=4] {DDNS-RESPONSE} (0,-6.5);
  \end{tikzpicture}
  \caption{DHCP-Ablauf}%
  \label{figure:dhcp.ablauf}
\end{figure}