Como os roteadores atribuem endereços IP?

Como um roteador atribui um endereço IP? Isso é aleatório ou existe um método definido?

Parece que o mesmo dispositivo - independentemente da hora em que foi conectado - parece ter o mesmo IP atribuído. O roteador conhece o endereço MAC e atribui o mesmo IP ou algo mais está acontecendo?

Os endereços IPv4 geralmente são atribuídos usando o protocolo DHCP. Como isso acontece, depende do servidor DHCP específico em execução no roteador ...

• Com o DHCP, os endereços são concedidos por um determinado período, portanto, se um dispositivo reiniciar solicitar um endereço antes que a concessão antiga expire, o roteador normalmente fornecerá o mesmo endereço antigo (com base no ID do cliente DHCP ou no endereço MAC).

• Alguns servidores DHCP lembram qual endereço foi emitido por um tempo após o término da concessão, portanto, eles sempre atribuem o mesmo endereço ao mesmo dispositivo.

• Se o dispositivo não foi visto anteriormente, depende da implementação - geralmente o novo endereço é escolhido aleatoriamente, mas às vezes sequencialmente e às vezes com base em algum tipo de hash no endereço MAC, para que o roteador tente ao menos fornecer endereço antigo novamente.

Por exemplo, para citar a página dhcpd.conf(5)de manual do servidor DHCP do ISC dhcpd :

O servidor DHCP gera a lista de endereços IP disponíveis a partir de um
tabela de hash. Isso significa que os endereços não são classificados em nenhum
ordem específica e, portanto, não é possível prever a ordem em que
o servidor DHCP alocará endereços IP. Usuários de versões anteriores
do servidor DHCP do ISC pode ter se acostumado ao servidor DHCP
alocar endereços IP em ordem crescente, mas isso não é mais possível
possível e não há como configurar esse comportamento com a versão 3 do
o servidor DHCP do ISC.

Para o IPv6, existe um protocolo DHCPv6 semelhante, ao qual a resposta acima ainda se aplica.

No entanto, muitas redes usam um protocolo "autoconfiguração sem estado" mais simples, no qual o roteador apenas transmite o prefixo (também conhecido como endereço de rede) e os dispositivos atribuem seus próprios endereços IP. A atribuição é feita de duas maneiras:

• Com a "Configuração automática sem estado" normal ( RFC 4862 ), a parte 'host' dos endereços IP é baseada no endereço de hardware do dispositivo . Para endereços MAC de 48 bits, o segundo bit é invertido e ff:feinserido no meio (para aumentar para 64 bits)

  Por exemplo, o prefixo 2001:470:1f0b:915::/64mais o endereço MAC 48:5d:60:e8:65:8fresulta em endereço IP .2001:470:1f0b:915:4a5d:60ff:fee8:658f

• Com "Extensões de Privacidade" ( RFC 4941 ), a parte 'host' é escolhida aleatoriamente - e um novo endereço é adicionado a cada 10 horas também.

  Observe que "Extensões de privacidade" são quase sempre usadas em adição ao endereço IP normal "sem estado" baseado em MAC.

Geralmente (para IPV4), o sistema usado é chamado "DHCP" e funciona, em geral, da seguinte maneira.

• O roteador executa um "Servidor DHCP", que possui uma tabela com IPs que podem ser usados.
• Cada computador faz uma solicitação DHCP, que é basicamente um pacote (com seu endereço MAC) enviado na rede dizendo "Que IP posso ter?"
• O roteador examina o pacote recebido e diz aqui o seu endereço IP, gateway, servidor DNS [e qualquer outra coisa]
• O computador então se configura.

O endereço MAC pode ser usado pela tabela do servidor DHCP para garantir que a máquina obtenha o mesmo endereço IP, se disponível a cada vez.

Eu acho importante salientar que os roteadores não atribuem endereços IP : os roteadores recebem um pacote IP em uma interface e o enviam quase inalterado em outra interface (as mudanças que eu consigo pensar estão diminuindo o TTL e atualizando a soma de verificação do IP mesmo a alteração do endereço IP no pacote (NAT) está além da tarefa de um roteador).

Os dispositivos chamados roteadores domésticos são muito mais que os roteadores; eles também incluem algumas das seguintes funcionalidades / serviços:

• Servidor DHCP (este é o serviço que atribui endereços IP),
• Modem ADSL (para negociar uma conexão com o ISP),
• Firewall (para filtrar as conexões de entrada e saída),
• Dispositivo NAT de entrada e saída (para compartilhar o único endereço IPv4 alocado pelo ISP para todos os dispositivos na rede doméstica),
• Roteador,
• Interruptor,
• Antena WiFi,
• Servidor web,
• Console (web, ssh ou telnet) para configurar o dispositivo,
• Outras...

(Nota: os firewalls geralmente podem executar NAT e roteamento de entrada e saída, mesmo que essas 4 funções possam ser realizadas usando dispositivos dedicados.)

Na implantação de grandes empresas, o servidor DHCP geralmente é hospedado em servidores Linux ou Windows dedicados (geralmente um cluster) que não têm nada a ver com roteadores.