Descripción y funcionamiento del protocolo configuración dinámica de host (DHCP)

Objetivos y funcionamiento

DHCP (Dynamic Host Configuraron Protocol) es un servicio que establece las configuraciones de conectividad necesarias para que cuando un ordenador se conecte a la red, su unión se realice automáticamente y de una forma transparente para el cliente.

DHCP asigna automáticamente al equipo cliente algunas características de redes TCP/IP, como la dirección IP, la puerta de enlace predeterminada y las direcciones de servidor DNS.

Otra ventaja de DHCP es que puede asignar direcciones IP dinámicamente y temporales, de modo que cuando la dirección IP no se utiliza, queda libre para asignarse a futuros hosts que se conecten a la red.

Además de facilitar la tarea a administradores de redes, es muy útil para usuarios inexpertos, ya que con solo realizar la conexión físicamente a la red, podrán enviar y recibir Información.

Recordemos! La asignación de direcciones IP a todos los dispositivos de una LAN puede ser muy trabajosa y es fácil equivocarse si se dispone de una gran cantidad de ellos. DHCP ayuda al administrador en gran medida a realizar estas asignaciones.

Descripción y elementos de la Arquitectura cliente/servidor de DHCP

Los dos elementos principales que se pueden encontrar en redes configuradas por DHCP son estos:

Servidor DHCP. Es el Host perteneciente a una red encargado de dar servicio DHCP, es decir, facilita los parámetros de configuración a los clientes. El servidor DHCP asigna las direcciones IP a medida que son solicitadas y elegidas del ámbito de asignación que previamente ha sido configurado. Cuando una dirección IP queda liberada, el servidor DHCP dispone de ella nuevamente para ser asignada a otro Nodo que la solicite.

Clientes DHCP. Son los hosts que se configuran automáticamente al recibir los parámetros de configuración del servidor DHCP.

Los clientes únicamente deben estar configurados para conectarse a la red por DHCP y realizar la conexión físicamente.

Descripción de los métodos de asignación de direcciones IP: estática, automática y dinámica

EL Protocolo DHCP dispone de tres métodos para asignar direcciones IP:

• Estática o manual. El administrador configura manualmente las direcciones IP en el servidor DHCP. El administrador asigna una dirección IP en función de la dirección MAC, así cuando el Host de un cliente solicita una dirección IP, el servidor mira la dirección MAC y procede a asignar su IP. Se emplea para controlar la asignación de direcciones IP y evitar que se conecten clientes no identificados.
• Automática. Se le asigna al cliente una dirección IP de forma aleatoria cada vez que contacta por primera vez con el servidor DHCP y es liberada por el cliente al dejar de utilizarla.
• Dinámica. Se asigna al cliente una dirección IP temporal. El cliente recibe una dirección IP por un determinado tiempo y cuando finaliza el tiempo, el cliente deja de funcionar en red hasta que solicite otra.

Conceptos de rangos, exclusiones, concesiones y reservas

A continuación se describen cuatro conceptos básicos relacionados con el servicio DHCP.

Rangos

Un rango DHCP se compone de un grupo de direcciones IP en una subred determinada, por ejemplo, de 192.168.0.100 a 192.168.168.200.

Los rangos se utilizan para organizar de una forma más estructurada los distintos nodos que pueden conectarse a la red.

Exclusiones

Al asignar un rango también es posible determinar un “subrango” con direcciones IP excluidas de ser asignadas a clientes.

Concesiones

Una concesión es el periodo de tiempo que tiene un equipo cliente para utilizar una dirección IP asignada por el servidor DHCP.

Se asigna a la dirección IP una fecha y hora de inicio y de vencimiento. Cuando está próximo a vencer, el cliente puede solicitar al servidor una extensión de duración mediante un paquete DHCPREQUEST o el servidor consultar al cliente si desea extenderla mediante el paquete DCHPNAK.

Importante! Si no existe una respuesta válida, la dirección IP quedará disponible y el cliente dejará de estar operativo en la red.

Reservas

El administrador de la red puede reservar direcciones IP para determinados hosts. De esta forma se asegura que un dispositivo de hardware específico siempre pueda utilizar la misma dirección IP.

Enumeración de los parámetros configurables por DHCP

Las opciones que puede configurar automáticamente DHCP en equipos clientes son las siguientes:

Nombre de DNS.

Direcciones de los servidores de DNS. Dirección IP.

• Puerta de enlace,
• Máscara de subred.
• Tiempo máximo de espera del ARP (Protocolo de resolución de direcciones).
• Dominios NIS.
• Servidores NIS.
• Servidores NTP (Protocolo de Tiempo de Red).
• Nombre del servidor Wins.
• Servidor SMTP.

Ejemplificación del proceso de asignación de configuración con DHCP

Aunque para el usuario la conexión se otorga de forma transparente y automática al iniciar el equipo, al realizarse una conexión a red por DHCP entre un cliente y servidor tienen lugar varios Procesos:

1. El usuario conecta el ordenador o dispositivo físicamente a la red, mediante cable o inalámbricamente.
2. Inmediatamente, el dispositivo de red empieza a enviar paquetes de Broadcast, denominados DHCPDISCOVER, en busca de un servidor DHCP en la red.

3. Cuando un servidor DHCP recibe el paquete DHCPDISCOVER reserva una dirección de su lista para el cliente remitente del paquete y le envía un paquete Unicast, denominado DHCPOFFER, en el que se especifica un resumen del segmento de red donde actúa el servidor y la autorización de entregar direcciones IP. Este paquete, al ser Unicast, solamente es recibido por el equipo cliente.

4. Una vez recibido por el equipo cliente el paquete DHCPOFFER, decide si aceptarlo o no y notifica al servidor su decisión mediante un paquete Unicast denominado DHCPREQUEST, en el que se solicita una dirección IP para su conexión a la red.
5. El servidor DHCP recibe el paquete DHCPREQUEST y automáticamente le asigna al cliente una dirección IP que reservó anteriormente. A continuación, el servidor DHCP responde al cliente con el envío de otro paquete Unicast llamado DHCPACK en el que se le notifica la configuración asignada (dirección IP, puerta de enlace, servidores DNS, tiempo de la reserva…).

6. El dispositivo cliente de red se autoconfigura cuando recibe el paquete DHCPACK y queda disponible en la red para comunicarse.

Comparación entre los protocolos DHCP y BOOTP

BOOTP es un Protocolo precedente a DHCP, creado en 1985, y se desarrolló con la idea de que a cada ordenador se le asignase una dirección IP fija o estática, siendo necesario crear una tabla en el servidor BOOTP que relacione direcciones MAC con direcciones IP.

Su funcionamiento se resume en los siguientes tres pasos:

1. Un cliente solicita una dirección IP.
2. El servidor BOOTP busca una entrada que coincida con la dirección MAC del cliente en una tabla que previamente ha definido el administrador de la red.
3. Si la entrada existe en la tabla, entonces asigna la dirección IP correspondiente a dicho cliente.

Un servidor DHCP asigna direcciones IP dinámicamente a medida que los clientes lo van solicitando, escogidas de un ámbito de asignación que previamente ha establecido el administrador de la red.

Importante! Los servicios DHCP permiten crear restricciones en estos ámbitos para que haya direcciones IP reservadas, las cuales no podrán asignarse dinámicamente.

Tanto DHCP como BOOTP se basan en la relación cliente/servidor y utilizan los puertos UDP 67 y 68, aunque normalmente son conocidos como puertos BOOTP.

Importante! Tanto DHCP como BOOTP son considerados métodos alternativos, pero pueden ser también intercambiables para distribuir direcciones IP.

Las dos principales diferencias entre DHCP y BOOTP son las siguientes:

• DHCP puede asignar direcciones IP a clientes durante un tiempo determinado, permitiendo reasignar dicha IP a otros clientes más tarde o permitir la renovación de esta para mantener la dirección IP. Por el contrario, BOOTP no dispone de ningún mecanismo de renovación.
• DHCP, además de asignar a los clientes configuraciones IP, también puede incluir otros parámetros, como nombres de dominio o WINS.