Verwenden des DHCP zur Vereinfachung der IP-Konfiguration

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Das DHCP konfiguriert Netzwerkgeräte automatisch mit IP-Adresskonfigurationsoptionen. Dies hilft der IT-Abteilung von Contoso dabei, die Zuteilung von IP-Konfigurationen zu vereinfachen und zu zentralisieren. Wenn sich Contoso gegen die Verwendung eines DHCP entscheidet, muss beim Hinzufügen eines Clients zum Netzwerk jedes Mal die Netzwerkschnittstelle mit Informationen zum Netzwerk konfiguriert werden, mit dem eine Verbindung hergestellt wird.

Tipp

Sie müssen Informationen wie die IP-Adresse, die Subnetzmaske des Netzwerks, DNS-Clienteinstellungen für die Namensauflösung und das Standardgateway für den Zugriff auf andere Netzwerke konfigurieren.

Vorteile des DHCP

Der Hauptvorteil der Verwendung des DHCP ist die Reduzierung des Wartungsaufwands, der erforderlich ist, um IP-Adressinformationen auf Netzwerkgeräten zu konfigurieren. Viele Organisationen verwalten Tausende von Computergeräten, darunter Drucker, Scanner, Smartphones, Desktopcomputer und Laptops. Aus diesem Grund ist die manuelle Verwaltung der Netzwerk-IP-Konfigurationen für Organisationen dieser Größe nicht praktikabel.

Das DHCP ist ein automatisierter Prozess, der genauer ist als das manuelle Konfigurieren der IP-Adressinformationen. Dies ist besonders wichtig für Benutzer, die den Konfigurationsprozess nicht kennen oder verstehen.

Das DHCP vereinfacht die Aktualisierung der IP-Adresskonfigurationsinformationen. Wenn Sie als Administrator eine Änderung am Netzwerkdienst vornehmen und beispielsweise einen neuen DNS-Server (Domain Name System) bereitstellen, müssen Sie nur ein einziges Update für die DHCP-Server durchführen, damit die Änderung für alle DHCP-Clients übernommen wird. Beispielsweise erhält ein mobiler Benutzer mit einem Laptop, der das DHCP verwendet, automatisch neue IP-Adresskonfigurationsinformationen, wenn er eine Verbindung mit einem neuen Netzwerk herstellt.

Hinweis

Standardmäßig wird von allen Windows-Betriebssystemen nach der Erstinstallation des Betriebssystems (OS) automatisch eine IP-Adresse abgerufen.

Funktionsweise des DHCP

Der DHCP-Clientdienst wird auf allen Windows-Computern ausgeführt, deren TCP-/IP-Eigenschaften auf das automatische Abrufen einer IP-Adresse festgelegt sind. Der DHCP-Client kommuniziert mit einem DHCP-Server, um IP-Konfigurationsinformationen abzurufen. Clients können die zugewiesene DHCP-Adresse für einen bestimmten Zeitraum verwenden, der als Leasedauer bezeichnet wird. Der DHCP-Server ist mit einem Adresspool und Konfigurationsoptionen konfiguriert. Diese Informationen bestimmen, welche IP-Adresskonfigurationsinformationen an Clients ausgegeben werden. In der folgenden Grafik wird der Kommunikationsprozess mit vier Schritten dargestellt.

Diagram depicting the communication process between a DHCP server and DHCP client. It consists of DHCPDISCOVER, DHCPOFFER, DHCPREQUEST, and a DHCPACK.

Die Kommunikation für die DHCP-Leasegenerierung verwendet IP-Broadcasts. Da IP-Broadcasts nicht weitergeleitet werden, müssen Sie in jedem Subnetz einen DHCP-Server oder ein DHCP-Relay konfigurieren. Viele Router enthalten DHCP-Relayfunktionen.

Die vier Schritte bei der Leasegenerierung lauten wie folgt:

  1. Der DHCP-Client überträgt ein DHCPDISCOVER-Paket. Die einzigen Computer, die antworten, sind Computer mit der Rolle „DHCP-Server“ oder Computer bzw. Router, auf denen ein DHCP-Relay-Agent ausgeführt wird. Bei letzterem leitet der DHCP-Relay-Agent die Nachricht an den DHCP-Server weiter, den Sie zum Weiterleiten von Anforderungen konfiguriert haben.
  2. Ein DHCP-Server antwortet mit einem DHCPOFFER-Paket, das eine potenzielle Adresse für den Client enthält. Wenn mehrere DHCP-Server das DHCPDISCOVER-Paket empfangen, können mehrere DHCP-Server antworten.
  3. Der Client empfängt das DHCPOFFER-Paket. Wenn der Client mehrere DHCPOFFER-Pakete empfängt, wählt er die erste Antwort aus. Der Client sendet dann ein DHCPREQUEST-Paket, das einen Serverbezeichner enthält. Damit werden die DHCP-Server, die den Broadcast erhalten, darüber informiert, von welchem Server der Client das DHCPOFFER-Paket akzeptiert hat.
  4. Die DHCP-Server empfangen das DHCPREQUEST-Paket. Server, die der Client nicht akzeptiert hat, verwenden diese Nachricht als Benachrichtigung, dass der Client das Angebot dieses Servers abgelehnt hat. Der ausgewählte Server speichert die IP-Adressclientinformationen in der DHCP-Datenbank und antwortet mit einer DHCPACK-Nachricht. Wenn der DHCP-Server die im ersten DHCPOFFER-Paket angebotene Adresse nicht bereitstellen kann, sendet der DHCP-Server eine DHCPNAK-Nachricht.

DHCP-Leaseverlängerung

Wenn 50 Prozent der Leasedauer erreicht wurden, versucht der Client automatisch, diese zu verlängern. Dieser Vorgang wird im Hintergrund ausgeführt. Es ist möglich, dass ein Computer für einen längeren Zeitraum über dieselbe durch das DHCP zugewiesene IP-Adresse verfügt. Dies liegt daran, dass der Computer die Leasedauer mehrmals verlängert.

Der Client sendet eine DHCPREQUEST-Unicastnachricht, um zu versuchen, die Leasedauer der IP-Adresse zu verlängern. Der Server, der die IP-Adresse ursprünglich geleast hat, sendet eine DHCPACK-Nachricht an den Client zurück. Diese Nachricht enthält alle neuen Parameter, die seit dem Erstellen der ursprünglichen Lease geändert wurden. Beachten Sie, dass diese Pakete nicht übertragen werden, da der Client zu diesem Zeitpunkt über eine IP-Adresse verfügt, die für die Unicastkommunikation verwendet werden kann.

Hinweis

Wenn Sie die DHCP-Konfigurationsoptionen aktualisieren, können Clients die aktualisierten Optionen möglicherweise erst dann anzeigen, wenn 50 Prozent der Leasedauer erreicht wurden. Wenn Sie beispielsweise eine Leasedauer von sechs Tagen konfigurieren, werden den Clients möglicherweise drei Tage lang keine aktualisierten Optionen angezeigt.

Wenn der DHCP-Client keine Verbindung mit dem DHCP-Server herstellen kann, wartet der Client, bis 87,5 Prozent der Leasedauer vergangen sind. An diesem Punkt sendet der Client einen DHCPREQUEST-Broadcast (anstelle einer Unicastmeldung), um eine Verlängerung zu erhalten, und die Anforderung wird an alle DHCP-Server und nicht nur an den Server gesendet, der die ursprüngliche Lease bereitgestellt hat. Diese Broadcastanforderung ist jedoch für eine Verlängerung und nicht für eine neue Lease vorgesehen.

Da Clientcomputer verschoben werden können, während sie ausgeschaltet sind (z. B. ein Laptop, der in einem neuen Subnetz angeschlossen wird), versuchen Clientcomputer auch während des Startupprozesses oder wenn der Computer eine Netzwerkänderung erkennt, die Lease zu verlängern. Wenn die Verlängerung erfolgreich ist, wird die Leasedauer zurückgesetzt.

DHCP-Version 6

Die DHCP-Version 6 (DHCPv6) unterstützt zustandsbehaftete und zustandslose Konfigurationen zum Konfigurieren von Clients in einer IPv6-Umgebung. Eine zustandsbehaftete Konfiguration liegt vor, wenn der DHCPv6-Server dem Client die IPv6-Adresse zusammen mit zusätzlichen DHCP-Daten zuweist. Eine zustandslose Konfiguration tritt auf, wenn der Router die IPv6-Adresse automatisch zuweist und der DHCPv6-Server nur andere IPv6-Konfigurationseinstellungen zuordnet.