DHCP 协议分析与实践

1. 概述

1.1 简介

Dynamic Host Configuration Protocol 用于取代 RARP 和 Bootp 协议，主要用于集中管理和自动分配 IP 地址，帮助网络内的主机获取 IP 地址、子网掩码、网关和 DNS 服务器地址。
DHCP 用于取代 Bootp 协议，但引用了租约和续租的概念
基于 UDP 协议实现，位于应用层，使用 67 (DHCP服务器) 和 68 (DHCP客户端) 端口

1.2 地址分配方式

方式	说明
静态分配	即手工配置 IP、网关、子网掩码和 DNS 服务器
动态分配	主机向 DHCP 服务器申请 IP 地址，获取后就使用该地址
零配置	当使用动态分配失败时，如果 DHCP 服务器故障，有些操作系统会使用零配置为自己分配一个私有地址(169.254.0.0 ~ 169.254.255.255)，确保自己有 IP 地址

1.3 DHCP 工作流程

在这里插入图片描述

1.4 DHCP 网络拓扑图

在这里插入图片描述

1.5 报文格式

在这里插入图片描述

报文类型 : 1 表示请求报文(client to server), 2 表示响应报文(server to client)
硬件地址类型 : 即网络类型，1 表示以太网
硬件地址长度 : 以太网地址为 6 字节
跳数 : DHCP 报文经过的中继数量，每经过一个路由器值加 1
事件 ID : 用于标识一次地址请求过程，客户端请求时随机生成
使用时长 : 获取到 IP 成功或续租成功到现在的时长，单位秒
标志 : [0]=0 表示服务器应答通过单播发送(续租时使用)，[0]=1 表示服务器应答通过广播发送(申请时使用)
最终分配的 IP : 客户端最终分配到的 IP 地址，仅用于 ACK 报文中, 此时才真正分配了 IP 地址
预分配的 IP : 服务器给客户端分配的 IP 地址，仅用于 Offer 和 ACK 报文中
下一阶段服务器 IP 地址 : 用于 Bootp 协议中，通常是存放系统镜像服务器，仅用于 Offer 和 ACK 报文中
第一个 DHCP 中继的 IP 地址 : 用于跨网段分配地址， DHCP 中继会将客户端发出 DHCP请求(广播包) 转发到另一个网段，并将自己的 IP 填入该字段，DHCP 服务器根据该字段选择相应的地址池分配 IP 地址
客户端硬件地址 : 即客户端的 MAC 地址，每个报文中都存在
服务器名称 : 服务器的域名，仅用于 Offer 和 ACK 报文中
启动配置文件 : 用于 Bootp 协议中，客户端启动的配置文件，仅用于 Offer 报文
选项 : 可选项，格式为 Code + Length + Data

struct dhcp_hdr {
    uint8_t opcode;     /* opcode */
    uint8_t htype;      /* hardware address type */
    uint8_t hlen;       /* hardware address length */                            
    uint8_t hopcount;   /* used by proxy servers */                              
    uint32_t xid;       /* transaction ID */                                     
    uint16_t secs;      /* number of seconds since trying to bootstrap */        
    uint16_t flags;     /* flags for DHCP, unused for BOOTP */                   
    uint32_t cip;       /* client's IP */                                        
    uint32_t yip;       /* your IP */                                            
    uint32_t sip;       /* server's IP */                                        
    uint32_t gip;       /* gateway IP */                                         
    uint8_t chaddr[16]; /* client hardware address, len is dhcp_hlen */          
    char sname[64];     /* server host name, null terminated string */           
    char file[128];     /* boot file name, null terminated string */             
    char opt[0];
};

2. DHCP 实践

2.1 DHCP 服务器安装

# 安装
192.168.2.3> sudo apt install -y isc-dhcp-server

# 配置
sudo sed -i 's/^INTERFACESv4=.*$/INTERFACESv4="eth0"/' /etc/default/isc-dhcp-server
sudo sed -i 's/^INTERFACESv6=.*$/INTERFACESv6="eth0"/' /etc/default/isc-dhcp-server
cat << "EOF" | sudo tee -a /etc/dhcp/dhcpd.conf
subnet 192.168.2.0 netmask 255.255.255.0 {
  range 192.168.2.130 192.168.2.140;             # 地址池
  option subnet-mask 255.255.255.0;              # 子网掩码
  option routers 192.168.2.3;                    # 默认网关
  option broadcast-address 192.168.2.255;        # 广播地址
  default-lease-time 600;                        # 默认租赁时长
  max-lease-time 7200;                           # 最大租赁时长
  option domain-name "example.org";              # DNS 域名
  option domain-name-servers 119.29.29.29, 223.5.5.5;  # DNS 服务器
}
EOF

# 重启
sudo service isc-dhcp-server restart
sudo netstat -anup | grep dhcp
udp        0      0 0.0.0.0:67              0.0.0.0:*     1476/dhcpd          
udp        0      0 0.0.0.0:28199           0.0.0.0:*     1476/dhcpd          
udp6       0      0 :::13577                :::*          1476/dhcpd

2.2 DHCP 报文分析

# 测试
192.168.2.3> tail -f /var/lib/dhcp/dhcpd.leases   # 监听分配的 IP
192.168.2.200> sudo dhclient -d                   # 分配 IP
192.168.2.200> sudo tcpdump -nt -XX 'udp and port 67 or port 68'
IP 0.0.0.0.68 > 255.255.255.255.67: BOOTP/DHCP, Request from 0:d:d:d:d:d, length 300
	0x0000:  ffff ffff ffff 000d 0d0d 0d0d 0800 4510  ..............E.
	0x0010:  0148 0000 0000 8011 3996 0000 0000 ffff  .H......9.......
	0x0020:  ffff 0044 0043 0134 5900 0101 0600 0ba8  ...D.C.4Y.......
	0x0030:  5216 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  R...............
	0x0040:  0000 0000 0000 000d 0d0d 0d0d 0000 0000  ................
	0x0050:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0060:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0070:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0080:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0090:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00a0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00b0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00c0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00d0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00e0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00f0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0100:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0110:  0000 0000 0000 6382 5363 3501 0132 04c0  ......c.Sc5..2..
	0x0120:  a802 780c 0567 686f 7374 370d 011c 0203  ..x..ghost7.....
	0x0130:  0f06 770c 2c2f 1a79 2aff 0000 0000 0000  ..w.,/.y*.......
	0x0140:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0150:  0000 0000 0000                           ......
IP 192.168.2.3.67 > 192.168.2.120.68: BOOTP/DHCP, Reply, length 300
	0x0000:  000d 0d0d 0d0d 000b 0b0b 0b0b 0800 4510  ..............E.
	0x0010:  0148 0000 0000 8011 b3c9 c0a8 0203 c0a8  .H..............
	0x0020:  0278 0043 0044 0134 9af5 0201 0600 0ba8  .x.C.D.4........
	0x0030:  5216 0000 0000 0000 0000 c0a8 0278 c0a8  R............x..
	0x0040:  0203 0000 0000 000d 0d0d 0d0d 0000 0000  ................
	0x0050:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0060:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0070:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0080:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0090:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00a0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00b0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00c0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00d0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00e0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00f0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0100:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0110:  0000 0000 0000 6382 5363 3501 0236 04c0  ......c.Sc5..6..
	0x0120:  a802 0333 0400 0002 5801 04ff ffff 001c  ...3....X.......
	0x0130:  04c0 a802 ff03 04c0 a802 030f 0b65 7861  .............exa
	0x0140:  6d70 6c65 2e6f 7267 0608 771d 1d1d df05  mple.org..w.....
	0x0150:  0505 ff00 0000                           ......
IP 0.0.0.0.68 > 255.255.255.255.67: BOOTP/DHCP, Request from 0:d:d:d:d:d, length 300
	0x0000:  ffff ffff ffff 000d 0d0d 0d0d 0800 4510  ..............E.
	0x0010:  0148 0000 0000 8011 3996 0000 0000 ffff  .H......9.......
	0x0020:  ffff 0044 0043 0134 a707 0101 0600 0ba8  ...D.C.4........
	0x0030:  5216 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  R...............
	0x0040:  0000 0000 0000 000d 0d0d 0d0d 0000 0000  ................
	0x0050:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0060:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0070:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0080:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0090:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00a0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00b0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00c0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00d0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00e0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00f0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0100:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0110:  0000 0000 0000 6382 5363 3501 0336 04c0  ......c.Sc5..6..
	0x0120:  a802 0332 04c0 a802 780c 0567 686f 7374  ...2....x..ghost
	0x0130:  370d 011c 0203 0f06 770c 2c2f 1a79 2aff  7.......w.,/.y*.
	0x0140:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0150:  0000 0000 0000                           ......
IP 192.168.2.3.67 > 192.168.2.120.68: BOOTP/DHCP, Reply, length 300
	0x0000:  000d 0d0d 0d0d 000b 0b0b 0b0b 0800 4510  ..............E.
	0x0010:  0148 0000 0000 8011 b3c9 c0a8 0203 c0a8  .H..............
	0x0020:  0278 0043 0044 0134 97f5 0201 0600 0ba8  .x.C.D.4........
	0x0030:  5216 0000 0000 0000 0000 c0a8 0278 c0a8  R............x..
	0x0040:  0203 0000 0000 000d 0d0d 0d0d 0000 0000  ................
	0x0050:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0060:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0070:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0080:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0090:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
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	0x00b0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00c0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00d0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00e0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x00f0:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0100:  0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
	0x0110:  0000 0000 0000 6382 5363 3501 0536 04c0  ......c.Sc5..6..
	0x0120:  a802 0333 0400 0002 5801 04ff ffff 001c  ...3....X.......
	0x0130:  04c0 a802 ff03 04c0 a802 030f 0b65 7861  .............exa
	0x0140:  6d70 6c65 2e6f 7267 0608 771d 1d1d df05  mple.org..w.....
	0x0150:  0505 ff00 0000                           ......

参考链接

https://tools.ietf.org/html/rfc2131

https://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_Host_Configuration_Protocol

来源：CSDN

作者：百里奔跑

链接：https://blog.csdn.net/zhishenluo/article/details/103729091

标签

dhcp

服务器类型

sudo

dhcp服务器

8.DHCP协议分析与实践

DHCP 协议分析与实践

1. 概述

1.1 简介

1.2 地址分配方式

1.3 DHCP 工作流程

1.4 DHCP 网络拓扑图

1.5 报文格式

2. DHCP 实践

2.1 DHCP 服务器安装

2.2 DHCP 报文分析

参考链接