DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol

Wprowadzenie

Protokół DHCP umożliwia automatyczną konfigurację sieciową hosta podłączającego się do sieci. Od serwera DHCP może on uzyskać swój adres IP i maskę sieci, adres domyślnej bramy, adres lokalnego serwera nazw i wiele innych parametrów.

Parametry sieciowe są dzierżawione na określony czas (godziny, dni). Klient zgłasza się do serwera w celu odnowienia dzierżawy. Jeżeli tego nie zrobi dzierżawa wygasa i serwer może przypisać adres innemu klientowi.

Ustawienia początkowe

Będziemy korzystać z dwóch maszyn wirtualnych. Można użyć maszyn H2 i R2 z poprzednich zajęć.

Aby pobrać pakiet instalacyjny, konieczne będzie podłączenie R2 do rzeczywistej sieci. W tym celu zmieniamy ustawienia karty sieciowej interfejsu eth0 na NAT (pierwsza karta w ustawieniach R2 w VirtualBox). Drugą (lub trzecią) kartę pozostawiamy podłączoną do sieci wewnętrznej siknet2. Interfejsowi eth1 przypisujemy adres 10.11.0.1/24.

Instalacja i konfiguracja serwera DHCP

Instalację i konfigurację serwera przeprowadzimy na maszynie R2. Serwer będzie obsługiwał podsieć 10.11.0.0

Poniżej przedstawiamy dwa różne serwery DHCP.

Serwer ISC (tylko DHCP)

R2:# apt update
R2:# apt install isc-dhcp-server

Demon serwera DHCP nosi nazwę dhcpd, a jego plikiem konfiguracyjnym jest /etc/dhcp/dhcpd.conf, w którym należy zdefiniować:

początkowy i maksymalny okres dzierżawy w sekundach (tutaj wartości domyślne):

default-lease-time 600;
max-lease-time 7200;

podsieci, w których serwer zarządza adresami wraz z pulą adresów do rozdzielenia i ewentualnie dodatkowymi parametrami takimi jak adres domyślnej bramy:

subnet 10.11.0.0 netmask 255.255.255.0 {
 range 10.11.0.2 10.11.0.20;
 option routers 10.11.0.1;
}

Po zmianach w pliku konfiguracyjnym należy zrestartować serwer dhcpd:

R2:# /etc/init.d/isc-dhcp-server restart

W pliku konfiguracyjnym możemy umieścić również inne parametry, które serwer będzie przekazywać klientom, takie jak nazwa domeny czy adres serwera nazw:

option domain-name "siklab.mimuw.edu.pl"; 
option domain-name-servers 10.10.0.10;

Można przydzielić hostom adresy na stałe, przykładowo:

host H8 {
  hardware ethernet XX:XX:XX:XX:XX:XX;
  fixed-address 10.11.0.21;
}

W miejsce XX:XX:XX:XX:XX:XX należy wpisać adres sprzętowy odpowiedniego interfejsu hosta.

Więcej informacji na temat konfiguracji w man dhcpd.conf oraz w komentarzach w pliku dhcpd.conf.

Dnsmasq (DNS+DHCP)

Serwer Dnsmasq spełnia rolę serwer DHCP oraz uproszczonego serwera DNS (tylko przekazywanie i buforowanie zapytań). Zastosowanie ma przede wszystkim w małych sieciach domowych.

R2:# apt update
R2:# apt install dnsmasq

Plikiem konfiguracyjnym jest /etc/dnsmasq.conf, w którym należy odkomentować i uzupełnić następujące opcje:

domain-needed
bogus-priv
listen-address=127.0.0.1,10.11.0.1
dhcp-range=10.11.0.2,10.11.0.20,255.255.255.0,12h
dhcp-option=option:router,10.11.0.1
dhcp-authoritative
dhcp-leasefile=/var/lib/dhcp/dnsmasq.leases

Powyższe opcje dotyczą usługi DHCP. Konfigurację DNS i połączenie tych dwóch usług pozostawiamy jako ćwiczenie.

Sprwadzenie poprawności składniowej pliku konfiguracyjnego:

R2:# dnsmasq --test
dnsmasq: syntax chech OK.

Po zmianach w pliku konfiguracyjnym należy uruchomić usługę na przykład w ten sposób:

R2:# systemctl restart dnsmasq

Wszystkie istotne opcje konfiguracji można znaleźć w komentarzach w pliku /etc/dnsmasq.conf.

Test konfiguracji

Maszyna H2 powinna mieć podłączoną jedną kartę sieciową do sieci wewnętrznej siknet2, a w pliku etc/network/interfaces ustawienia konfiguracji przez serwer dhcp:

auto eth0
iface eth0 inet dhcp

Następnie możemy zrestartować maszynę H2 lub wykonać:

H2:# ifdown eth0
H2:# ifup eth0

albo

H2:# dhclient eth0

Maszyna powinna uzyskać adres z puli 10.11.0.2 - 10.11.0.20. Jaki adres został przydzielony?

Stan dzierżawy można obejrzeć w plikach /var/lib/dhcp/dhclient.leases w systemie klienta oraz /var/lib/dhcp/dhcpd.leases lub /var/lib/dhcp/dnsmasq.leases na serwerze.

Uwagi

Jaki może być problem przy jednoczesnym zastosowaniu serwera DNS do rozwiązywania nazw maszyn w sieci lokalnej i serwera DHCP do dynamicznego przydzielania im adresów IP?

Jednym ze sposobów rozwiązania problemu statycznych baz DNS i dynamicznej konfiguracji adresów IP przez DHCP jest przypisanie ogólnych nazw dla każdego dzierżawionego adresu i przydzielanie ich wraz z adresami IP. Inna możliwość to skonfigurowanie dhcpd w taki sposób, aby aktualizował bazę DNS przy rozdzielaniu adresów. Jeszcze inna, to zastosowanie protokołu multicast Domain Name System (mDNS).

Ćwiczenie punktowane (1 pkt)

Utwórz sieć złożoną z maszyn wirtualnych H2, H3 i R2 zgodnie ze schematem (można przekształcić maszynę R1 w H3).

                                  H2
                                   |  
                                   |
                                10.11.0.0 (siknet2)
                                   |
                                   | eth1
         H3--------10.13.0.0-------R2
                   (siknet3)   eth0

Na R2 przypisz adresy 10.11.0.1/24 interfejsowi eth1 oraz 10.13.0.1/24 interfejsowi eth0. Ustaw opcje przekazywania pakietów (ip_forward, zajęcia 11).
Skonfiguruj i uruchom (dowolny) serwer DHCP na maszynie R2. Serwer ma przydzielać adresy z pul 10.11.0.2 - 10.11.0.20 i 10.13.0.3 - 10.13.0.20 z maską 255.255.255.0 oraz domyślne bramy odpowiednio 10.11.0.1 i 10.13.0.1.
Skonfiguruj maszyny H2 i H3 tak, aby korzystały z serwera DHCP do konfiguracji parametrów sieciowych. Uruchom maszynę H2 i sprawdź jaki adres dostała.
Zapisz do pliku start-ping-dump wynik wykonania tcpdump -i eth0 na maszynie R2 w trakcie uruchamiania maszyny H3 i wykonywania na niej polecenia ping <adres-przydzielony-H2>.
Zidentyfikuj trzy różne protokoły, których pakiety znajdują się wśród przechwyconych poleceniem tcpdump. Dla każdego z protokołów wybierz po jednym pakiecie, określ protokół, adresy IP nadawcy i odbiorcy oraz w jednym zadaniu napisz do czego dany pakiet służy.

Emilo77/SEM4-SIK-LAB13