Direccionamiento y DHCP

Toda máquina que quiera hablar en la red necesita tres datos: su dirección, la máscara que indica hasta dónde llega su red, y la puerta de enlace por la que salir de ella. Decidir cómo se reparten esos datos entre cientos de equipos es el plan de direccionamiento, y es la primera decisión de administración de una LAN.

Dentro de una red local se usan los rangos reservados para uso privado, que no se encaminan por internet: el que empieza por 10, el que va del 172.16 al 172.31 y el que empieza por 192.168. La elección no es indiferente: conviene dejar sitio para crecer y para que cada sede o cada VLAN tenga su propio rango reconocible a simple vista.

Con la red elegida, sus direcciones se dividen en tres zonas. Un tramo fijo para lo que no puede cambiar de dirección nunca: encaminadores, conmutadores gestionables, servidores y cabinas. Un tramo dinámico, que es el que reparte el servidor automáticamente entre los puestos de trabajo. Y un tramo libre reservado para el futuro, que evita tener que rehacerlo todo en dos años.

La reserva es lo mejor de los dos mundos: el equipo recibe siempre la misma dirección, pero la decisión sigue viviendo en un único sitio, el servidor, y no repartida por cien máquinas.

El formato de una dirección, sus clases y el cálculo de subredes se estudian como teoría en el tema 7 de este bloque. Aquí interesa la decisión administrativa: qué rango se usa, qué va fijo, qué va dinámico y dónde queda escrito.

Configurar a mano la dirección de cada puesto es inviable en cuanto hay más de una docena, y garantiza duplicados. El protocolo de configuración dinámica de anfitrión, DHCP, resuelve el problema: un servidor central presta direcciones a quien las pida y lleva la cuenta de a quién le ha dado cada una.

El punto delicado es que el cliente arranca sin dirección, así que no puede dirigirse a nadie en concreto. Por eso el intercambio empieza con una difusión a toda la red y viaja sobre UDP, con el servidor escuchando en el puerto 67 y el cliente en el 68. Son cuatro mensajes y se recuerdan por sus iniciales: descubrimiento, oferta, solicitud y confirmación.

El tercer mensaje se manda otra vez por difusión, y no por capricho: si hubiera varios servidores y todos hubieran ofrecido dirección, así se enteran los descartados de que pueden liberar la suya. Además existen mensajes menores para los casos raros: el cliente puede rechazar una dirección si detecta que ya está en uso, el servidor puede denegar una solicitud que no acepta, y el cliente puede devolver la dirección al apagarse.

Cuatro mensajes: descubrimiento, oferta, solicitud y confirmación. Servidor en el puerto 67 de UDP y cliente en el 68, con difusión porque el cliente todavía no tiene dirección.

Del lado del servidor, la unidad de configuración es el ámbito: un rango de direcciones que se reparte en una red concreta, con su máscara y sus parámetros. Dentro del rango se marcan exclusiones, que son las direcciones que el servidor no debe entregar nunca porque ya las usa alguien de forma fija.

Una dirección no se regala, se presta: eso es la concesión, y tiene una duración. Cuando ha transcurrido la mitad del tiempo, el cliente intenta renovarla directamente con el servidor que se la dio; si no lo consigue, a los siete octavos del plazo vuelve a preguntar por difusión, por si contesta cualquier otro. Si nadie contesta antes de que expire, deja de usarla.

La duración es una decisión de administración con consecuencias. Corta en una red con equipos que entran y salen, como una red inalámbrica de visitantes, para que las direcciones vuelvan pronto al saco. Larga en una oficina con equipos fijos, para no generar tráfico ni depender tanto del servidor.

Junto a la dirección, el servidor reparte opciones, que es lo que convierte a DHCP en la herramienta central de configuración de la red. Las habituales son la puerta de enlace, los servidores de nombres, el nombre de dominio, el servidor de hora y, en instalaciones que arrancan por red, el servidor desde el que se descarga el sistema.

Cambiar el servidor de nombres de toda una sede es una línea en el ámbito. Esa centralización, y no solo el ahorro de teclear direcciones, es la ventaja de DHCP.

El primer mensaje del cliente es una difusión, y las difusiones no atraviesan un encaminador: se quedan dentro de su red. En una organización con una VLAN por planta o por departamento, eso significaría un servidor de direcciones por VLAN, que es justo lo que nadie quiere.

La solución es el agente de retransmisión. Se configura en el encaminador o en el conmutador de nivel 3 que hace de puerta de enlace de esa red, indicándole la dirección del servidor. Cuando le llega la difusión del cliente, la convierte en un mensaje dirigido al servidor, le añade en qué red se originó para que este elija el ámbito correcto, y devuelve la respuesta al cliente. Un solo servidor puede así atender decenas de redes.

Cuando el reparto falla, el síntoma es inconfundible: el equipo se autoconfigura una dirección de enlace local, del rango que empieza por 169.254, y solo se ve con los de su propio segmento. Esa dirección no la ha dado nadie, se la ha puesto el propio equipo al no recibir respuesta.

En redes con la versión 6 del protocolo IP hay dos caminos y conviene no confundirlos. La autoconfiguración sin estado permite que el equipo se construya su propia dirección a partir de lo que anuncia el encaminador, sin servidor alguno. La versión 6 de DHCP existe igualmente, y se usa cuando se quiere control y registro de qué dirección tiene cada equipo, o para repartir parámetros que la autoconfiguración no cubre.

Una dirección 169.254 no es una avería en sí: es el aviso de que el reparto automático no ha respondido. Ahí se empieza a mirar, no en el equipo.