Servidor de IPs dinámicas DHCP en Linux

Mediante el protocolo cliente-servidor DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol, Protocolo de Configuración Dinámica de Hosts), un servidor DHCP asigna automáticamente IPs a las máquinas que se conectan a la red. Esto es especialmente útil en redes inalámbricas y en redes locales dónde la configuración manual sea dificultosa debido al gran número de estaciones.

El servidor DHCP más utilizado es el servidor del ISC (Internet Systems Consortium, isc.org, paquete dhcp3-server) y es el que instalaremos nosotros.

¿Cómo funciona DHCP?

Veamos cómo negocian el cliente y el servidor DHCP la concesión de una IP.

• Si el cliente solicita una dirección IP por primera vez:
  1. Solicitud de concesión: cuando arranca un cliente, intenta conseguir una configuración válida para la red en la que está. Para ello hace saber a los servidores DHCP que estén a la escucha que un nuevo cliente quiere una IP válida, enviando un mensaje DHCPDiscover de broadcast (se manda a todas las máquinas de la red) al puerto 68 UDP. Dado que el cliente aún no tiene IP, se identifica mediante la MAC (Media Access Control address). Una vez hecho esto, el cliente queda a la espera de una respuesta.
  2. Oferta de concesión: en la red puede haber un servidor DHCP o varios. Aquellos servidores DHCP que tengan alguna IP disponible para conceder enviarán un mensaje DHCPOffer de broadcast al puerto 67 UDP, que contendrá la IP del servidor DHCP, la IP ofertada y los parámetros de configuración. Esta información se "presta" y es válida sólo durante un determinado período de tiempo, transcurrido el cual la oferta caduca.
  3. Selección de concesión: el cliente captará los DHCPOffer y responderá enviando un mensaje DHCPRequest a la IP del servidor solicitando la IP ofrecida.
  4. Confirmación de selección: el servidor solicitado enviará un mensaje DHCPAck de broadcast con la confirmación de la IP y los parámetros definitivos. Una vez recibido este mensaje, el cliente configura su interfaz de red usando la información proporcionada por el servidor DHCP.
• Si el cliente ya tuvo una IP en esa red, el proceso es diferente:
  1. Solicitud de renovación: cuando arranca un cliente que ya tuvo una IP en esa red, intentará recuperar la IP de la concesión anterior, por lo que mandará un mensaje DHCPRequest de broadcast detallando la IP que quiere recuperar, al que sólo responderá aquel servidor que posea en su intervalo de concesiones la IP requerida.
  2. Confirmación de renovación: si el cliente puede usar la IP solicitada, el servidor responde con un mensaje DHCPAck. Una vez recibido este mensaje, el cliente configura su interfaz de red usando la información proporcionada por el servidor DHCP.

     Si el cliente no pudiera utilizarla porque la está usando otro cliente o porque el cliente se ha desplazado físicamente a otra subred y la IP solicitada no es válida para esa red, entonces el servidor responde con un mensaje DHCPNack, obligando al cliente a iniciar el proceso normal de concesión.

• Si el servidor no responde, el cliente autoconfigura su interfaz IP (utilizando la anterior concesión si dispone de ella), e intentará cada cierto tiempo localizar un servidor DHCP y obtener una concesión.
• La información de TCP/IP que se concede al cliente debe ser renovada cada cierto tiempo. Para ello, el cliente envía un mensaje DHCPRequest al servidor, que responderá con un mensaje DHCPAck con la información de la nueva concesión.
• Caché de asignaciones del servidor: dado que el servidor DHCP puede pararse y reiniciarse, guarda la lista de direcciones asignadas en el fichero /var/lib/dhcp3/dhcpd.leases. Cuando se inicia el servidor, después de leer /etc/dhcp3/dhcpd.conf lee /var/lib/dhcp3/dhcpd.leases, estableciendo qué máquinas tienen asignaciones activas. Por ejemplo, si el servidor DHCP ha concedido la IP 192.168.1.10, el contenido de /var/lib/dhcp3/dhcpd.leases será:

  lease 192.168.1.10 {
      starts 6 2006/04/01 13:36:52;
      ends 6 2006/04/01 13:46:52;
      binding state active;
      next binding state free;
      hardware ethernet 00:10:60:ba:05:bf;
  }

• Caché de asignaciones del cliente: una vez el cliente dispone de IP, guarda los datos de la asignación en /var/run/dhclient.eth0.leases, de manera que la próxima vez que el cliente solicite una IP, solicitará la última IP concedida. Si el servidor no responde, el cliente autoconfigurará su interfaz con esos datos. El contenido de /var/run/dhclient.eth0.leases será similar a:

  lease {
      interface "eth0";
      fixed-address 192.168.1.10;
      option subnet-mask 255.255.255.0;
      option routers 192.168.1.1;
      option broadcast-address 192.168.1.255;
      option dhcp-lease-time 600;
      option dhcp-message-type 5;
      option dhcp-server-identifier 192.168.1.3;
      renew 6 2006/4/1 12:49:13;
      rebind 6 2006/4/1 12:52:58;
      expire 6 2006/4/1 12:54:13;
  }