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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.

Equivalencias en Windows: MS-DHCP.

¿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;
    }

Configurar el servidor DHCP del ISC

Para configurar el servidor DHCP del ISC editaremos el archivo /etc/dhcp3/dhcpd.conf. Veamos las principales directivas:

  • Directivas globales: las directivas que no van dentro de un apartado subnet tienen validez global y se aplican por defecto a todas las subnet que definamos.
    • servidor DHCP autoritario. Durante la instalación se nos advierte de que "la versión 3 del servidor DHCP es no-autoritaria por omisión". Esto significa que si un cliente pide una IP de la que el servidor no sabe nada y la IP es incorrecta para ese segmento de red, el servidor no enviará un DHCPNAK indicádole debe dejar de usar esa IP. Si queremos cambiar este comportamiento debemos indicar explícitamente los segmentos de red sobre los cuales nuestro servidor tiene autoridad mediante la directiva authoritative. Para reasignar la IP a los clientes mal configurados haremos:
      authoritative;
    • máscara de red:
      option subnet-mask 255.255.255.0;
    • dirección de broadcast:
      option broadcast-address 192.168.1.255;
    • dirección del gateway:
      option routers 192.168.1.10;
    • tiempo de asignación de IP (en segundos) por defecto. Un cliente puede solicitar un determinado tiempo de vida para el préstamo. Si no lo hace, el servidor asigna un tiempo de vida por defecto mediante esta directiva:
      default-lease-time 604800;
    • tiempo máximo de asignación de IP (en segundos, en este caso una semana). Este es el máximo tiempo que el servidor puede realizar préstamos a los clientes. Si un cliente solicita un tiempo de concesión mayor se ignorará su petición:
      max-lease-time 604800;
  • Directivas locales: las directivas que van dentro de un apartado subnet sólo se aplican a esa subnet y sobreescriben las directivas globales.
    • red en la que queremos hacer asignaciones IP:
      subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {
    • rango de direcciones IP a asignar (se puede especificar más de un rango). Al definir los rangos hay que tener en cuenta las IPs fijas que hemos definido (servidor DNS, gateway, etc.).
      range 192.168.1.7 192.168.1.9;
      range 192.168.1.90 192.168.1.150;
    • terminamos de definir la subnet:
      }
  • Asignar IPs fijas: para asignar IP estáticas basadas en la MAC del cliente, haremos:
    host cliente1 {
        hardware ethernet 00:00:17:93:8D:05;
        fixed-address 192.168.1.5;
    }

    Para conocer las MAC tenemos varias opciones:

    • podemos usar Nmap:
      # nmap -sP 192.168.1.1-255
    • otra opción es hacer un ping a todos los hosts de la red para provocar una respuesta de los mismos. Una vez realizado veremos los hosts y sus direcciones MAC con el comando:
      $ arp -a
      ? (192.168.1.1) at 00:03:E3:00:18:F1 [ether] on eth0
      ? (192.168.1.2) at 00:30:05:55:02:ED [ether] on eth0
      ? (192.168.1.4) at 00:0C:6E:1F:32:C4 [ether] on eth0

      Cada interfaz de red tiene una dirección IP y una dirección física MAC (dirección hardware o dirección Ethernet). ARP (Address Resolution Protocol, Protocolo de Resolución de Direcciones), es el protocolo que relaciona una dirección física con una determinada IP, estando formada la tabla ARP por las direcciones MAC de los hosts que se han comunicado recientemente con nuestra máquina.

    • para obtener la MAC del propio equipo haremos:
      # ifconfig
  • Directivas que afectan al DNS: hay dos directivas que proporcionan al cliente la misma información que contiene /etc/resolv.conf:
    • nombre del dominio DNS que se añade al nombre de cada máquina:
      option domain-name "atenea.dom";
    • lista de servidores DNS (separados por ",") que usarán los clientes DHCP. Puede ser el servidor DNS local o los DNS del ISP:
      option domain-name-servers 192.168.1.3;

    Si no tenemos instalado servidor DNS:

    • esta directiva es obligatoria, y sirve para que el servidor DHCP no intente actualizar el servidor de DNS cuando se acepta o se libera un préstamo:
      ddns-update-style none;

    Si tenemos instalado en la red un servidor DNS tenemos que incluir las siguientes directivas en /etc/dhcp3/dhcpd.conf para que se comuniquen DHCP y DNS:

    • activa la actualización DNS con los valores asignados mediante DHCP:
      ddns-updates on;
    • indica el dominio en el que se actualizan los DNS:
      ddns-domainname "atenea.dom";
    • dominio inverso en el que se actualizan los DNS:
      ddns-rev-domainname "in-addr.arpa";
    • esta línea indica el método de actualización DNS automática con los valores de la IP asignados por DHCP:
      ddns-update-style ad-hoc;

    Además, tendremos que editar /etc/named.conf para configurar adecuadamente cada zona DNS en la que queramos que se actualicen automáticamente las IPs concedidas, incluyendo la opción allow-update:

    zone "atenea.dom" in {
            type master;
            file "atenea.dom";
            notify no;
            allow-update {
                    127.0.0.1;
                    192.168.1.10;
            }
    }
    zone "1.168.192.IN-ADDR.ARPA" in {
            type master;
            file "192.168.1.0";
            notify no;
            allow-update {
                    127.0.0.1;
                    192.168.1.10;
            }
    }
  • Directivas que afectan a SAMBA: para que los clientes DHCP consulten a un servidor WINS determinado para traducir los nombres SMB-NetBios a IPs, configuraremos la dirección del servidor WINS:
    option netbios-name-servers 192.168.1.10;

    Además, tendremos que habilitar WINS en el servidor SAMBA agregando las siguientes líneas a /etc/samba/smb.conf:

    wins support = yes
    domain master = yes
  • Varias interfaces de red: si la máquina donde vamos a instalar el servidor DHCP tiene varias interfaces de red, editaremos el archivo /etc/default/dhcp3-server para especificar la tarjeta de red donde queremos activar el servidor DHCP. Por ejemplo, para activar el servidor DHCP en la tarjeta de red eth0 sustituiremos la línea:
    INTERFACES=""

    por:

    INTERFACES="eth0"
  • Configurar la interfaz eth0:
    • desactivamos la interfaz de red:
      # ifdown eth0
    • editamos /etc/network/interfaces y asignamos a eth0 la IP adecuada, que será estática.
    • activamos la interfaz de red:
      # ifup eth0
  • Reiniciamos el servidor DHCP (el demonio es dhcpd3):
    # /etc/init.d/dhcp3-server restart

Configurar los clientes DHCP

Para conectar con un servidor DHCP necesitamos el cliente DHCP (paquete dhcp3-client). Para activarlo, configuraremos la red en modo DHCP:

  • desactivamos la interfaz de red:
    # ifdown eth0
  • editamos /etc/network/interfaces y sustituimos las líneas:
    # The primary network interface
    auto eth0
    iface eth0 inet static
       address 192.168.1.3
       netmask 255.255.255.0
       network 192.168.1.0
       broadcast 192.168.1.255
       gateway 192.168.1.1
       # dns-* options are implemented resolvconf package, if installed
       dns-nameservers 80.58.61.250 80.58.61.254
       dns-search fransberns.com

    por:

    # The primary network interface
          auto eth0
          iface eth0 inet dhcp

    Si tenemos un portátil y solemos conectarnos a dos redes diferentes, una con servidor DHCP y otra donde tenemos IP estática, en /etc/network/interfaces tendremos que configurar dos interfaces virtuales para eth0.

  • activamos la interfaz de red:
    # ifup eth0

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