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DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

Un’organizzazione che ha ottenuto un blocco di indirizzi IP, li può assegnare individualmente alle interfacce di host e router nella propria struttura.

Per gli indirizzi delle interfacce dei router, l’amministratore di sistema configura manualmente gli indirizzi IP nel router (spesso da remoto, tramite uno strumento di gestione della rete).

Gli indirizzi degli host possono essere configurati manualmente, ma più spesso questo compito è svolto utilizzando Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP).

DHCP consente a un host di ottenere un indirizzo IP in modo automatico, così come di apprendere informazioni aggiuntive, quali la sua maschera di sottorete, l’indirizzo del suo router di primo hop (spesso il gateway di default) e l’indirizzo del suo server locale DNS.

L’amministratore di rete può configurare DHCP di modo che un dato host riceva un indirizzo IP persistente, in modo che ogni volta che l’host entra in rete gli venga assegnato sempre lo stesso indirizzo IP, oppure si assegna a ciascun host che si connette un indirizzo IP temporaneo, che sarà diverso tutte le volte che l’host si collega alla rete.

DHCP viene spesso detto protocollo plug-and-play per la sua capacità di automatizzare la connessione degli host alla rete.

Questa peculiarità lo rende molto interessante per gli amministratori di rete che, altrimenti, dovrebbero svolgere questi compiti manualmente.

DHCP è anche largamente usato nelle reti residenziali d’accesso a Internet e nelle LAN wireless, dove gli host si aggiungono e si separano con estrema frequenza dalla rete.

Consideriamo, ad esempio, uno studente che porta il suo portatile dalla propria stanza, alla biblioteca e poi in classe: è probabile che in ogni luogo lo studente sarà collegato a una nuova sottorete e quindi avrà bisogno di un nuovo indirizzo IP.

DHCP è altrettanto utile nelle reti di accesso degli ISP residenziali.

Ad esempio, un ISP residenziale con 2000 clienti, che non abbia mai più di 400 clienti connessi nello stesso istante, non ha bisogno di 2000 indirizzi.

Infatti, con un server DHCP che assegna gli indirizzi in modo dinamico, al provider è sufficiente un blocco di indirizzi di 512 indirizzi (indirizzoIP/23).

Quando gli host entrano o escono dalla rete, il server DHCP deve aggiornare la propria lista di indirizzi IP disponibili.

Ogni volta che un host si aggiunge, il server DHCP alloca un indirizzo arbitrario a partire dal monte di indirizzi disponibili: ogni volta che un host lascia la rete, viene reso nuovamente disponibile un indirizzo.

DHCP è un protocollo client-server. Un client è di solito un host appena connesso che desidera ottenere informazioni sulla configurazione della rete, non soltanto su uno specifico indirizzo IP.

Nel caso più semplice, ogni sottorete dispone di un server DHCP.

In caso contrario, è necessario un servizio di appoggio DHCP, che conosca l’indirizzo di un server DHCP per quella rete.

Per i nuovi host, il protocollo DHCP si articola in quattro punti.

  • Individuazione del DHCP server: il primo compito di un host appena collegato è l’identificazione del server DHCP con il quale interagire.
    Questa operazione è svolta utilizzando un messaggio d’identificazione DHCP (DHCP discover message), che un client invia in un pacchetto UDP attraverso la porta 67.
    Il pacchetto UDP è incapsulato in un datagramma IP. Ma a chi dovrebbe essere inviato questo datagramma? L’host non conosce ancora l’indirizzo IP della rete alla quale è collegato e ancor meno l’indirizzo di un server DHCP per quella rete.
    Detto ciò, il client DHCP crea un datagramma IP contenente il suo messaggio di identificazione DHCP con l’indirizzo IP di destinazione broadcast di 255.255.255.255 e l’indirizzo IP sorgente di 0.0.0.0, cioè “questo host”.
    Il client DHCP inoltra il datagramma IP al suo adattatore, che invia il frame in broadcast a tutti i nodi collegati alla sottorete.
  • Offerte del server DHCP: un server DHCP, che riceve un messaggio di identificazione, risponde al client con un messaggio di offerta DHCP (DHCP offer message), che viene inviato in broadcast a tutti i nodi della sottorete, usando di nuovo l’indirizzo IP di broadcast 255.255.255.255.
    Dato che in una sottorete possono essere presenti diversi server DHCP, il client dovrebbe trovarsi nell’invidiabile posizione di essere in condizione di scegliere tra le diverse “offerte” disponibili.
    Ciascun messaggio di offerta server contiene l’ID di transazione del messaggio di identificazione ricevuto, l’indirizzo IP proposto al client, la maschera di rete e la durata della concessione dell’indirizzo IP (il lasso di tempo durante il quale l’indirizzo IP sarà valido). Tale valore è comunemente dell’ordine delle ore o dei giorni.
  • Richiesta DHCP: il client appena collegato sceglierà tra le offerte dei server e risponderà con un messaggio di richiesta DHCP, che riporterà i parametri di configurazione.
  • Conferma DHCP: il server risponde al messaggio di richiesta DHCP con un messaggio di ACK DHCP, che conferma i parametri richiesti.

Quando il client riceve l’ACK DHCP, l’interazione è completata e il client può utilizzare l’indirizzo IP fornito da DHCP per la durata della concessione.

Dato che un client potrebbe voler utilizzare il proprio indirizzo IP oltre la durata della sua concessione, DHCP fornisce anche un meccanismo che consente ai client di rinnovare la concessione di un indirizzo IP.

L’importanza della caratteristica plug-and-play del DHCP è chiara, considerando il fatto che l’alternativa consiste nel configurare manualmente l’indirizzo IP dell’host.

Consideriamo uno studente che si sposta da un’aula alla biblioteca e poi torna a casa. Tutte le volte che connette il suo portatile a una nuova sottorete, ottiene un nuovo indirizzo IP per ciascuna locazione.

Non è immaginabile che si debba riconfigurare il portatile a ogni nuova connessione e che gli studenti (eccetto quelli che studiano magari informatica) siano in grado di configurare i loro computer portatili.

Comunque, dal punto di vista della mobilità, DHCP non è privo di difetti.

Quando un nodo si connette a una nuova sottorete e DHCP rilascia un nuovo indirizzo IP, non si può mantenere una connessione TCP a un’applicazione remota, come dovrebbe fare un nodo mobile che si sposta da una sotterete a un’altra.

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