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Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)

Was ist das Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)?

Beim Dynamic Host Configuration Protocol, abgekürzt DHCP, handelt es sich um ein Protokoll, mit dem sich IP-Adressen und andere Netzwerkkonfigurationsdaten in einem TCP/IP-Netzwerk zuteilen und verwalten lassen. Die Zuteilung erfolgt vom DHCP-Server an den Client. Dadurch benötigen die Clients keine manuelle Konfiguration, sondern können die benötigten IP-Parameter automatisch beziehen. Zu den IP-Parametern zählt neben der IP-Adresse zum Beispiel die Netzwerkmaske. Das Dynamic Host Configuration Protocol ist in den RFCs 2131 und 2132 definiert. Für die Kommunikation im IP-Netz verwendet es die UDP-Ports 67 und 68. Das Vorgängerprotokoll von DHCP ist BOOTP. Die beiden Protokolle sind in einigen eingeschränkten Bereichen untereinander kompatibel.

Die Aufgaben von DHCP

Damit ein Rechner in einem TCP/IP-Netzwerk kommunizieren kann, benötigt er eine IP-Konfiguration. Das Dynamic Host Configuration Protocol übernimmt die Aufgabe, die IP-Konfiguration einem Client zuzuteilen und macht eine manuelle Konfiguration überflüssig. Zu den per DHCP konfigurierbaren Einstellungen zählen:

  • die IP-Adresse
  • die zugehörige Subnetzmaske
  • das für den Rechner zuständige Default-Gateway
  • der für den Rechner zuständige DNS-Server (Domain Name Service)

Darüber hinaus bietet DHCP die Möglichkeit, weitere Einstellungen zu vergeben. Diese müssen vom Betriebssystem des Clients unterstützt werden. So liefert DHCP in Microsoft-Umgebungen beispielsweise die zuständigen WINS-Server (Windows Internet Naming Service). Auch die Zuweisung von NTP-Servern (Network Time Protocol) ist mit dem Dynamic Host Configuration Protocol möglich.
Die automatische Vergabe der IP-Konfigurationen bringt zahlreiche Vorteile mit sich. Die Fehleranfälligkeit der manuellen Konfiguration lässt sich minimieren und in großen Netzen vereinfacht sich der Aufwand für die Adressverwaltung. So kann die Adressvergabe und Adressverwaltung für sämtliche Clients im Netzwerk kann an zentraler Stelle erfolgen.

Die Funktionsweise von DHCP

Dem Dynamic Host Configuration Protocol liegt eine typische Client-Server-Architektur zugrunde. Für die Zuteilung der IP-Konfiguration fragt ein DHCP-Client bei einem DHCP-Server nach seinen Daten. Der DHCP-Server verfügt über einen Pool von IP-Adressen und kann somit eine Vielzahl von Clients versorgen. Oft ist die Funktion des DHCP-Servers in einem Router integriert. Damit die Adressvergabe funktioniert, müssen sich Client und Server in einer gemeinsamen Broadcast-Domäne befinden. Ist dies nicht der Fall, besteht die Möglichkeit, Clients einer fremden Broadcast-Domäne über einen DHCP-Relay-Agenten an den zuständigen DHCP-Server weiterzuleiten.

Ist die Netzwerkschnittstelle eines DHCP-Clients aktiviert, sendet der Client ein Discover-Paket als Broadcast in das Netzwerksegment. Erhält ein DHCP-Server dieses Paket auf seinem UDP-Port 67, sendet er an den Client ein Offer-Paket mit einer möglichen Netzwerkkonfiguration. Der Client bestätigt anschließend den Empfang und die Auswahl seiner Konfiguration (im Fall von mehreren Antworten) mit einem DHCP-Request, den der Server mit einem DHCP-Acknowledge beantwortet. Daraufhin darf der Client seine Netzwerkkonfiguration übernehmen und seinen TCP/IP-Stack mit den erhaltenen Parametern starten. Es sind auch Mechanismen vorgesehen, die es dem Client erlauben, vorgeschlagene Adressen abzulehnen oder neue Adressen anzufordern.

Die verschiedenen Möglichkeiten der Adresszuteilung durch einen DHCP-Server

DHCP-Server können IP-Adressen auf verschiedene Art zuteilen. Es steht folgende Zuteilungsarten zur Verfügung:

  • die manuelle Zuteilung
  • die automatische Zuteilung
  • die dynamische Zuteilung

Die manuelle Zuteilung verknüpft die MAC-Adresse eines Clients fest mit einer IP-Adresse. Fragt ein Client mit dieser MAC-Adresse bei einem DHCP-Server an, erhält er immer die gleich IP-Adresse zugeteilt. Soll der DHCP-Server viele Clients bedienen, benötigt er die gleiche Anzahl an IP-Adresse wie Endgeräte vorhanden sind, auch wenn bestimmte Geräte nicht aktiv sind.

Bei der automatischen Zuteilung wählt der DHCP-Server selbst aus einem Pool von verfügbaren IP-Adressen. Eine einmal gemachte Zuordnung ist dauerhaft. Dadurch ist sichergestellt, dass Clients unter der gleichen IP-Adresse erreichbar sind. Wenn der Adresspool aufgebraucht ist, kann der Server keine weiteren IP-Adressen vergeben, selbst wenn einmal vergebene Adressen nicht mehr genutzt werden.

Die dynamische Zuteilung ist die häufigste Vergabemethode. Jeder Adresse ist eine Lease-Time (Zuteilungszeit) zugeordnet. Clients müssen ihre Adressen innerhalb dieser Zeit erneuern. Tun sie dies nicht, wird die Adresse freigegeben und der Server darf sie an einen anderen Client vergeben. Dies verhindert die langfristige Blockierung von IP-Adressen und hilft Adressen zu sparen.

Das Dynamic Host Configuration Protocol und IPv6

IPv6 beherrscht die Stateless Address Autoconfiguration und benötigt eigentlich kein Dynamic Host Configuration Protocol. Der Standard sieht dennoch die Adressvergabe durch einen DHCP-Server vor. Hierfür ist das DHCPv6 Protokoll definiert. Es bietet eine ähnliche Funktionalität wie das Dynamic Host Configuration Protocol in IPv4.

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