Der DORA-Lease-Prozess

Wenn ein Gerät einem Netzwerk beitritt, erhält es seine DHCP-Adresse über einen vierstufigen Austausch, der durch das Wort DORA im Gedächtnis bleibt: Discover, Offer, Request, Acknowledge. Jeder Schritt ist eine separate Nachricht zwischen dem Client und dem DHCP-Server. Wenn Sie DORA verstehen, können Sie genau nachvollziehen, was in der ersten Sekunde einer Verbindung geschieht. Außerdem wird die Fehlersuche übersichtlicher, wenn einer der Schritte fehlschlägt.

Der neue Client hat noch keine Adresse und kann daher keinen bestimmten Server ansprechen. Stattdessen sendet er eine DHCP Discover-Nachricht als Broadcast, sodass jedes Gerät im lokalen Netzwerk sie empfängt. Die Nachricht ruft im Wesentlichen: Gibt es hier einen DHCP-Server? Da es sich um einen Broadcast handelt, empfängt sie jeder DHCP-Server im selben Netzwerksegment und kann darauf antworten.

Ein DHCP-Server, der die Discover-Nachricht empfängt, antwortet mit einem DHCP Offer. Das Angebot enthält eine vorgeschlagene IP-Adresse sowie die Subnetzmaske, das Gateway, die DNS-Server und die Lease-Dauer. Wenn mehrere Server vorhanden sind, kann der Client mehrere Angebote erhalten. Der Server reserviert diese Adresse vorübergehend, damit er sie während des Abschlusses der Kommunikation keinem anderen Client zuweist.

Der Client wählt ein Angebot aus und antwortet mit einer DHCP Request-Nachricht. Wichtig ist, dass auch diese Nachricht als Broadcast gesendet wird. Damit teilt der Client allen Servern mit: Ich akzeptiere dieses konkrete Angebot von diesem Server. Alle anderen Server, die Angebote gesendet haben, sehen die Anfrage, erkennen, dass ihr Angebot nicht ausgewählt wurde, und geben die reservierten Adressen wieder frei, damit sie anderen Clients zur Verfügung stehen.

Der ausgewählte Server schließt den Vorgang mit einer DHCP Acknowledge-Nachricht (ACK) ab. Damit bestätigt er die Lease und legt die Adresse sowie alle zugehörigen Einstellungen für die vereinbarte Dauer fest. Sobald der Client das ACK empfängt, konfiguriert er seine Schnittstelle mit Adresse, Subnetzmaske, Gateway und DNS und kann endlich normal kommunizieren. Der vierstufige DORA-Handshake ist damit abgeschlossen.

Discover und Request werden aus einem einfachen Grund als Broadcasts gesendet: Der Client verfügt noch über keine nutzbare Adresse und kann daher keinen Server direkt ansprechen. Durch den Broadcast erreicht er jeden Server im Netzwerksegment. Offer und Acknowledge können zurückgesendet werden, obwohl der Client noch keine endgültige Adresse besitzt, weil der Server die Antwort an die Hardwareadresse (MAC-Adresse) des Clients sendet, die er aus der Discover-Nachricht kennt.

Ein Gerät führt nicht jedes Mal den vollständigen DORA-Ablauf aus. Etwa zur Hälfte der Lease-Dauer sendet es direkt an den Server, der ihm die Adresse zugewiesen hat, eine Request-Nachricht und bittet um eine Verlängerung. Wenn der Server zustimmt, sendet er ein Acknowledge, und die Lease wird zurückgesetzt. Bei der Verlängerung werden Discover und Offer übersprungen, weil der Client bereits weiß, welchen Server er fragen muss. Dadurch läuft der Vorgang schnell und unauffällig ab.

DHCP verwendet Broadcasts, aber Router blockieren Broadcasts normalerweise an Netzwerkgrenzen. Wie erhält ein Client also eine Adresse von einem Server in einem anderen Subnetz? Ein DHCP-Relay-Agent, der häufig in den Router integriert ist, empfängt Discover-Broadcasts und leitet sie als Unicast an einen bekannten DHCP-Server an einem anderen Ort weiter. Anschließend leitet er die Antworten zurück. So kann ein zentraler Server mehrere Subnetze versorgen.

Wenn Sie DORA verstehen, können Sie Fehler gezielt eingrenzen. Wenn kein Offer eintrifft, ist normalerweise kein Server erreichbar, möglicherweise wegen eines fehlenden Relays oder eines ausgefallenen Servers. Auf ein Offer folgt ein DHCP NAK (negative Bestätigung) statt eines ACK, wenn die angeforderte Adresse nicht mehr gültig ist, häufig nach einem Wechsel in ein neues Netzwerk. Wenn Sie beobachten, an welcher Stelle die Abfolge stoppt, wissen Sie, welche Seite Sie untersuchen müssen.

Mit Netzwerkanalyseprogrammen wie Wireshark können Sie die vier DORA-Pakete in Echtzeit beobachten. Sie sehen, dass Discover und Request als Broadcasts gekennzeichnet sind, sowie Offer und Acknowledge vom Server. Für die Network+-Prüfung sollten Sie die vier Nachrichten in der richtigen Reihenfolge nennen können und wissen, welche davon Broadcasts sind. Wenn Sie die Nachrichten live sehen, prägt sich die Abfolge besser ein.

Das Akronym DORA hilft dabei, die Schritte in der richtigen Reihenfolge zu behalten: Discover, Offer, Request, Acknowledge. Der Client sendet Discover und Request, der Server Offer und Acknowledge. Die Nachrichten wechseln sich ab. Wenn Sie ein Gerät untersuchen, das keine Adresse erhält, gehen Sie DORA gedanklich durch und fragen Sie sich, welche Nachricht nicht eintrifft.

Testen Sie die Reihenfolge von DORA.

DORA ist der vierstufige DHCP-Handshake: Discover (der Client sendet eine Broadcast-Suche), Offer (der Server schlägt eine Adresse und Einstellungen vor), Request (der Client sendet die Annahme eines Angebots als Broadcast) und Acknowledge (der Server bestätigt die Lease). Client und Server wechseln sich ab; Discover und Request sind Broadcasts. Bei Verlängerungen beginnt der Ablauf direkt mit Request, und ein DHCP-Relay leitet Broadcasts weiter, sodass ein Server mehrere Subnetze versorgen kann. Wenn Sie wissen, an welcher Stelle DORA ins Stocken gerät, können Sie Fehler schneller beheben.