EndereçamentoDinâmicoIPv4

PARTE 1 - Configuração dinâmica de endereços IPv4: serviço DHCP

Não é nada prático ter que configurar manualmente as informações de rede em que cada equipamento ou computador. Seria muito mais simples que a configuração de rede pudesse ser obtida automaticamente, uma vez o computador conectado à rede. Esse tipo de serviço é amplamente utilizado, o que torna o uso de redes IPv4 muito simples para os usuários em geral.

Serviço DHCP

Um host pode obter suas informações de rede dinamicamente por meio do protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Desta forma, não há necessidade de o usuário saber as informações de rede necessárias para configurar corretamente seu equipamento. Isso torna possível também centralizar e automatizar a distribuição de endereços de rede para hosts. Se alguma das informações precisar ser modificada (ex: o roteador default), basta alterá-las no serviço DHCP para que toda a rede seja eventualmente reconfigurada.

A maioria dos equipamentos de usuários vem de fábrica com configuração de rede dinâmica. Isso vale para computadores pessoais, em que os sistemas operacionais detectam as interfaces de rede e as configuram com DHCP, e também smartphones, tablets, câmeras IP, ATA e telefones IP, impressoras, e possivelmente outros equipamentos. Em computadores pessoais com sistemas operacionais Linux da família Debian, uma interface pode ser configurada dinamicamente se for declarada em /etc/network/interfaces desta forma:

iface eth0 inet dhcp

No caso do Ubuntu com serviço netplan, o arquivo /etc/netplan/99_config.yaml deve ter este conteúdo (se a interface de rede for eth0) :

network:
  version: 2
  renderer: networkd
  ethernets:
    eth0:
      dhcp4: true

ou ainda:

/etc/dhcp/dhcpd.conf

A configuração de interfaces com DHCP com arquivo de configuração não é o procedimento usual, ao menos não em versões desktop desses sistemas operacionais. Nesses casos, o mais comum é que tal configuração seja feita por um daemon (programa que roda um processo em plano de fundo) chamado network-manager. Esse daemon implementa um serviço de configuração de rede automática para o computador, e tenta configurar automaticamente todas as interfaces de rede que não foram configuradas previamente.

Configuração dinâmica de endereços IPv4: protocolo DHCP

O serviço DHCP depende de um protocolo, chamado também de DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Ele serve para obtenção automática de configuração de rede, usado por computadores que acessam fisicamente uma rede. Esses computadores são tipicamente máquinas de usuários, que podem usar a rede esporadicamente (ex: usuários com seus laptops, com acesso via rede cabeada ou sem-fio), ou mesmo computadores fixos da rede. O principal objetivo do DHCP é fornecer um endereço IP, a máscara de rede, o endereço IP do roteador default e um ou mais endereços de servidores DNS. Assim, um novo computador que acesse a rede pode obter essa configuração sem a intervenção do usuário.

Para esse serviço pode haver um ou mais servidores DHCP. Um computador que precise obter sua configuração de rede envia mensagens DHCPDISCOVER em broadcast para o port UDP 67. Um servidor DHCP, ao receber tais mensagens, responde com uma mensagem DHCPOFFER também em broadcast, contendo uma configuração de rede ofertada. O computador então envia novamente em broadcast uma mensagem DHCPREQUEST, requisitando o endereço IP ofertado pelo servidor. Finalmente, o servidor responde com uma mensagem DHCPACK, completando a configuração do computador cliente. Como a configuração tem um tempo de validade (chamado de lease time), o cliente deve periodicamente renová-la junto ao servidor DHCP, para poder continuar usando-a. O diagrama abaixo mostra simplificadamente esse procedimento.

Para que o serviço DHCP esteja disponível, deve existir algum equipamento ou computador na rede que tenha o papel de servidor DHCP. Esse equipamento monitora a rede, de forma a detectar as mensagens DHCPDISCOVER e respondê-las, informando uma configuração de rede ao dispositivo cliente.

O servidor DHCP identifica cada cliente pelo seu endereço MAC. Assim, o DHCP está fortemente relacionado a redes locais IEEE 802.3 (Ethernet) e IEEE 802.11 (WiFi).

O endereço escolhido para cada cliente pode ser escolhido forma dinâmica ou estática. Qual delas será usada depende de como foi configurado o serviço DHCP em seu servidor. Equipamentos mais simples, como roteadores para uso residencial (ex: TP-Link Archer C7) oferecem apenas o modo dinâmico. veja as diferenças entre esses modos de operação:

1. Dinâmico: esta á forma usual, em que o servidor DHCP faz a escolha a partir de um conjunto de endereços disponíveis, também chamado de faixa ou pool de endereços.
2. Estático: o servidor DHCP fornece sempre o mesmo endereço IP para um determinado cliente, cujo endereço MAC foi previamente cadastrado e a ele foi associado esse endereço IP.

PARTE 2 - Aprofundando o serviço, protocolo e configurações do DHCP