DHCP e DNS 1
Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) In una rete ogni calcolatore ha bisogno di un indirizzo IP, scelto in modo tale che appartenga all'insieme di indirizzi possibili assegnati all'intera sottorete (cioè al Net_ID) a cui è collegato e che sia univoco, cioè non ci siano altri calcolatori che stiano già utilizzando quell'indirizzo. L indirizzo può essere configurato manualmente sulla scheda di rete oppure assegnato in maniera dinamica. Nel primo caso si parla di indirizzo IP statico nel secondo caso di indirizzo dinamico o indirizzo DHCP. 2
Il compito di assegnare manualmente gli indirizzi IP ai calcolatori comporta un rilevante onere per gli amministratori di rete, soprattutto in reti di grandi dimensioni o in caso di numerosi computer. Il protocollo DHCP è un protocollo di tipo applicativo e per poter funzionare utilizza una struttura client/server; sono quindi presenti due entità: Un DHCP Client: è il PC, Smartphone, Stampante ecc. che ha bisogno di ricevere l indirizzo IP Un DHCP Server: è un apparato, in genere server o router, in grado di erogare indirizzi IP. Affinché un client possa ricevere un 3
indirizzo IP da un DHCP Server, entrambi devono essere presenti nello dello stesso dominio di broadcast. L assegnazione dinamica dell indirizzo IP avviene per mezzo di specifici messaggi DHCP. I messaggi sono: DHCP Discover: Inviato dal client per rilevare la presenza di server DHCP sulla stessa rete 4
DHCP Offer: Inviato da un DHCP server per offrire un indirizzo IP ad un client che ne fa richiesta DHCP Request: Inviato dal client al server per confermare l indirizzo IP proposto nel messaggio di Offer DHCP Ack: Inviato dal DHCP Server per assegnare l indirizzo IP, la subnet Mask ed altri parametri. Su un PC (DHCP client) con sistema operativo Microsoft è possibile impostare l utilizzo del protocollo DHCP andando nelle impostazioni IP della scheda di rete e selezionando la voce Obtain an IP Address automatically 5
Supponiamo ora di connettere il PC in rete. In che modo riesce ad ottenere un indirizzo IP? Vediamo cosa accade passo dopo passo. 6
1. Il Client una volta connesso ricerca DHCP Server sulla sua stessa rete. Per farlo invia in broadcast messaggi DHCP Discover; in questo modo il messaggio viene ricevuto da tutti gli host in rete, quindi anche dai server. Il Destination IP contenuto nel pacchetto è 255.255.255.255 (indirizzo di broadcast); quale sarà invece l IP Source visto che il client non possiede alcun indirizzo? La risposta è: Nessuno!! L IP Source contenuto nel messaggio Discover è quindi 0.0.0.0. 2. Un server DHCP sulla stessa rete riceve la richiesta e formula un offerta. In altre parole, attraverso un messaggio DHCP Offer, il server propone al client un IP da utilizzare. L offerta comprende anche altri parametri come subnet mask, default gateway e server 7
dns. A ciascun indirizzo è poi associata una durata temporale detta lease time. Una volta terminato il tempo di lease, l indirizzo viene revocato dal server ed il client dovrà ripetere la procedura per l ottenimento di un nuovo IP. Il messaggio DHCP Offer viene inviato dal server al client. Il server inserisce il suo indirizzo IP all interno del campo IP Source del pacchetto ed invia l offerta in broadcast: il Destination IP è quindi 255.255.255.255 3. Un client può ricevere più offerte qualora presenti più server sulla stessa rete. In tal caso sceglierà l offerta migliore, in genere corrispondente a quella con tempo di lease più lungo. 8
Il client invia un messaggio DHCP Request al server per accettare l indirizzo. Il messaggio è inviato in broadcast. Il messaggio DHCP Request contiene al suo interno l identificativo del server prescelto: in questo modo tutti gli altri server che hanno formulato un offerta capiscono se la loro proposta è stata accettata o meno. 4. Il server prescelto eroga l indirizzo IP e attiva un timer. Una volta superato il lease time, l indirizzo viene ritirato. L indirizzo viene erogato dal server per mezzo di un messaggio DHCP Ack Il Server tiene inoltre traccia degli indirizzi assegnati, in modo da non erogare mai lo stesso IP a più client. Qualora si verificasse ciò, i PC 9
con stesso indirizzo avrebbero difficoltà a comunicare e sarebbe quindi generato un conflitto IP. 10
Messaggio Mittente Destinatario Source IP Destination IP DISCOVER Client Broadcast 0.0.0.0 255.255.255.255 OFFER Server Broadcast Server_IP 255.255.255.255 REQUEST Client Broadcast 0.0.0.0 255.255.255.255 ACK Server Broadcast Server_IP 255.255.255.255 In tabella, Server_IP è l indirizzo IP del DHCP Server. DHCP Relay I messaggi DHCP possono essere ricevuti solo dai server attestati sullo stesso dominio di broadcast del client. Cosa accade se un DHCP 11
server è attestato su un altra vlan? In questo caso il client non ottiene un indirizzo IP in quanto le sue richieste non sono ricevute da nessun DHCP Server. E possibile però utilizzare la configurazione DHCP Relay descritta in figura. 12
La funzionalità Relay è abilitabile su un router Cisco dando il comando ip helper-address <server-ip>. In questo modo il router svolge la funzione di Relay; in altre parole replica i messaggi ricevuti dal client sulla vlan del server e viceversa. Nello specifico avviene questo: 1. Il router rileva la presenza di messaggi DHCP destinati all indirizzo di broadcast 255.255.255.255 2. Per ciascun messaggio cambia il Source IP utilizzando quello dell interfaccia da cui è stato ricevuto il pacchetto di broadcast (interfaccia di ingresso) 13
3. Per ciascun messaggio cambia il Destination IP inserendo l IP del DHCP server definito nel comando helper-address 4. Invia il pacchetto al DHCP Server 5. Il DHCP Server inoltra un messaggio Offer al router (Relay), inserendo quindi come Source IP il suo indirizzo e come Destination IP l interfaccia del router attestata sulla subnet del DHCP Client (in figura 172.16.20.1) 6. Il Router inoltra il messaggio DHCP Offer inserendo come Source IP l indirizzo della sua interfaccia (172.16.20.1) e Destination IP 255.255.255.255 14
I messaggi DHCP Request e DHCP ACK seguono poi lo stesso ragionamento. I messaggi scambiati tra Relay e Server sono sempre di tipo unicast. In tabella, Server_IP indica l indirizzo del DHCP server remoto mentre Relay_IP l indirizzo dell interfaccia del router da cui sono ricevuti in broadcast i messaggi di Discovery. # Messaggio Mittente Destinatario Source IP Destination IP 15
1 DISCOVER Client Broadcast 0.0.0.0 255.255.255.255 2 DISCOVER Relay Server Router_IP Server_IP 3 OFFER Server Relay Server_IP Router_IP 4 OFFER Relay Broadcast Router_IP 255.255.255.255 5 REQUEST Client Broadcast 0.0.0.0 255.255.255.255 6 REQUEST Relay Server Router_IP Server_IP 7 ACK Server Relay Server_IP Router_IP 8 ACK Relay Broadcast Router_IP 255.255.255.255 16
Configurazione DHCP Server su Cisco IOS Un router Cisco supporta due configurazioni DHCP: Server e Relay. Nel primo caso è lui stesso ad erogare indirizzi IP prelevati da un gruppo o pool. Nel secondo, invece, fa solamente da tramite tra Client e Server. La configurazione DHCP Server su IOS deve essere implementata in questo modo: 17
1. Definire il range di indirizzi IP che il server non deve assegnare; dare il comando ip dhcp excluded-address <primo IP> <ultimo IP> 2. Creare un DHCP Pool cioè l intervallo di indirizzi IP assegnabili; dare il comando ip dhcp pool <nome> a) Definire la subnet da assegnare attraverso il comando Network <subnet-id Mask> 18
b) Definire il/i default Router o Default Gateway con il comando: default router <IP Primo Gw, IP Secondo Gw > c) Definire il/i Server DNS con il comando Dns-server <IP Primo Server, IP Secondo Server > d) Definire il tempo di lease con il comando Lease <giorni ore minuti> 19
La figura che segue illustra la configurazione DHCP Server per un Router Cisco. 20
Domain Name System (DNS) Il protocollo DNS è un servizio di livello applicativo utilizzato per tradurre i nomi in formato FQDN in indirizzi IP e viceversa. Ogni giorno fai utilizzo del protocollo senza saperlo. Quando richiamiamo un sito Internet digitandone l indirizzo nella barra del browser (es. www.google.it, www.facebook.com) richiamiamo un host e quindi un indirizzo IP. Fortunatamente, quando vogliamo visitare un qualsiasi sito, non dobbiamo ricordare a memoria il suo indirizzo IP, ma possiamo più semplicemente digitare un nome associato a tale indirizzo, una stringa, sicuramente più user-friendly perché espressa in linguaggio naturale. 21
Bisogna però che a monte dell intera rete vi sia un sistema capace di captare i nomi user-friendly e convertirli in Internet Protocol address (IP) e viceversa. I DNS Server svolgono proprio questa funzione e rappresentano un sistema in grado di risolvere indirizzi IP degli host in nomi e viceversa. I nomi user-friendly di cui abbiamo parlato sono definiti formalmente con il termine full distinguished qualified name o FQDN Ciascun server possiede una tabella strutturata in modo che per ogni riga siano presenti due valori: indirizzo IP e l FQDN associato. Tale tabella prende il nome di Database DNS. 22
La figura che segue illustra il processo innescato quando un utente richiede l accesso ad una pagina web 1. Il PC deve accedere a http://www.google.it ma non conosce l indirizzo IP del Web Server Google. L IP viene richiesto al DNS Server configurato nelle impostazioni di rete. In buona sostanza, il PC pone al DNS server la domanda: Ciao Server DNS, potresti fornirmi l indirizzo IP associato all FQDN www.google.it?. Tale richiesta è detta DNS Request 23
2. Il server DNS risponde al PC fornendo l indirizzo IP associato all FQDN richiesto. Il messaggio è detto DNS Reply 24
3. A questo punto il PC invia la richiesta HTTP al web server Google di cui conosce ora l indirizzo IP. Il comando MS-DOS per richiedere la traduzione o risoluzione dei nomi FQDN è nslookup. La figura che segue illustra la risoluzione per il nome www.google.it; 25
Nell esempio l indirizzo del DNS Server utilizzato è 192.168.0.1: può essere impostato manualmente tra le proprietà della scheda di rete, oppure acquisito automaticamente nel caso in cui si utilizzi DHCP. 26