Účelem tohoto projektu bylo:

Informace o DHCP v síti IPv4
Učení Pythonu (trochu více než od nuly 😉)
výměna serveru DB2DHCP (moje vidlice), originál zde, jehož sestavení pro nový OS je stále obtížnější. A nelíbí se mi, že je to binární soubor, který neexistuje žádný způsob, jak „změnit právě teď“
získání funkčního serveru DHCP s možností vybrat IP adresu účastníka pomocí kombinace mac nebo switch mac+port (volba 82)
psát další kolo (Oh! to je moje oblíbená činnost)
přijímání komentářů o vaší klubovosti na Habrahabru (nebo ještě lépe pozvánky) 😉

Výsledek: funguje 😉 Testováno na FreeBSD a Ubuntu OS. Teoreticky lze kód požádat, aby fungoval pod jakýmkoli OS, protože Zdá se, že v kódu nejsou žádné specifické vazby.
Opatrně! Je toho ještě hodně.

Odkaz na úložiště pro amatéry "dotknout se živě".

Proces instalace, konfigurace a používání výsledku „studia hardwaru“ je mnohem nižší a pak trocha teorie o protokolu DHCP. Pro mě. A k historii 😉

Trochu teorie

Co je DHCP

Jedná se o síťový protokol, který umožňuje zařízení zjistit svou IP adresu (a další parametry, jako je brána, DNS atd.) ze serveru DHCP. Pakety jsou vyměňovány pomocí protokolu UDP. Obecný princip fungování zařízení při požadavku na síťové parametry je následující:

Zařízení (klient) odešle požadavek na vysílání UDP (DHCPDISCOVER) po celé síti s požadavkem „no, dejte mi někdo IP adresu“. Navíc obvykle (ale ne vždy) požadavek přichází z portu 68 (zdroj) a cílem je port 67 (cíl). Některá zařízení také odesílají pakety z portu 67. MAC adresa klientského zařízení je součástí paketu DHCPDISCOVER.
Všechny servery DHCP umístěné v síti (a může jich být několik) tvoří nabídku DHCPOFFER se síťovým nastavením pro zařízení, které odeslalo DHCPDISCOVER, a také ji vysílají po síti. Identifikace toho, komu je tento paket určen, je založena na MAC adrese klienta uvedené dříve v požadavku DHCPDISCOVER.
Klient přijme pakety s návrhy na nastavení sítě, vybere ten nejatraktivnější (kritéria se mohou lišit, např. čas doručení paketu, počet mezisměr) a provede „oficiální požadavek“ DHCPREQUEST s nastavením sítě. z DHCP serveru, který se mu líbí. V tomto případě jde paket na konkrétní server DHCP.
Server, který přijal DHCPREQUEST, odešle paket ve formátu DHCPACK, ve kterém ještě jednou vypíše síťová nastavení určená pro tohoto klienta.

Kromě toho existují pakety DHCPINFORM, které přicházejí od klienta a jejichž účelem je informovat server DHCP, že „klient žije“ a používá vydaná síťová nastavení. V implementaci tohoto serveru jsou tyto pakety ignorovány.

Formát balíčku

Ethernetový paketový rámec obecně vypadá nějak takto:

V našem případě budeme uvažovat pouze data přímo z obsahu paketu UDP, bez hlaviček protokolu vrstvy OSI, konkrétně struktury DHCP:

DHCPDISCOVER

Proces získání IP adresy pro zařízení tedy začíná tím, že klient DHCP odešle požadavek na vysílání z portu 68 na 255.255.255.255:67. V tomto balíčku klient obsahuje svou MAC adresu a také to, co přesně chce přijímat od DHCP serveru. Struktura balíčku je popsána v tabulce níže.

Tabulka struktury paketů DHCPDISCOVER

Umístění v balení
Název hodnoty
příklad
Úvod
Byte
Objasnění

1
Požadavek na spuštění
1
Hex
1
Typ zprávy. 1 - požadavek od klienta na server, 2 - odpověď ze serveru na klienta

2
Typ hardwaru
1
Hex
1
Typ hardwarové adresy, v tomto protokolu 1 - MAC

3
Délka hardwarových adres
6
Hex
1
Délka MAC adresy zařízení

4
Chmel
1
Hex
1
Počet mezilehlých tras

5
ID transakce
23:cf:de:1d
Hex
4
Jedinečný identifikátor transakce. Generuje klient na začátku operace požadavku

7
Uplynula druhá
0
Hex
4
Čas v sekundách od začátku procesu získávání adresy

9
Spouštěcí příznaky
0
Hex
2
Určité příznaky, které lze nastavit k označení parametrů protokolu

11
IP adresa klienta
0.0.0.0
Řetězec
4
IP adresa klienta (pokud existuje)

15
IP adresa vašeho klienta
0.0.0.0
Řetězec
4
IP adresa nabízená serverem (pokud je k dispozici)

19
IP adresa dalšího serveru
0.0.0.0
Řetězec
4
IP adresa serveru (pokud je známa)

23
IP adresa přenosového agenta
172.16.114.41
Řetězec
4
IP adresa přenosového agenta (například přepínače)

27
MAC adresa klienta
14:d6:4d:a7:c9:55
Hex
6
MAC adresa odesílatele paketů (klienta)

31
Výplň hardwarové adresy klienta

Hex
10
Rezervované místo. Obvykle vyplněno nulami

41
Název hostitele serveru

Řetězec
64
název serveru DHCP. Obvykle se nepřenáší

105
Název spouštěcího souboru

Řetězec
128
Název souboru na serveru používaný bezdiskovými stanicemi při bootování

235
Kouzelná sušenka
63: 82: 53: 63
Hex
4
„Magické“ číslo, podle kterého vč. můžete určit, že tento paket patří do protokolu DHCP

možnosti DHCP. Může jít v libovolném pořadí

236
Číslo možnosti
53
prosince
1
Možnost 53, která určuje typ paketu DHCP

1 - DHCPDISCOVER
3 - DHCPREQUEST
2 - NABÍDKA DHCP
5 - DHCPACK
8 - DHCPINFORM

Délka varianty
1
prosince
1

Hodnota opce
1
prosince
1

Číslo možnosti
50
prosince
1
Jakou IP adresu chce klient obdržet?

Délka varianty
4
prosince
1

Hodnota opce
172.16.134.61
Řetězec
4

Číslo možnosti
55

1
Parametry sítě požadované klientem. Složení se může lišit

01 — Maska sítě
03 - Brána
06 - DNS
oc — Název hostitele
0f - název síťové domény
1c - adresa požadavku na vysílání (vysílání)
42 - Název serveru TFTP
79 - Beztřídní statická cesta

Délka varianty
8

1

Hodnota opce
01:03:06:0c:0f:1c:42:79

8

Číslo možnosti
82
prosince

Možnost 82, která přenáší MAC adresu opakovacího zařízení a některé další hodnoty.

Nejčastěji se jedná o port switche, na kterém běží koncový DHCP klient.Tato volba obsahuje další parametry.První byte je číslo „podvolby“, druhý je její délka a poté její hodnota.

V tomto případě jsou ve volbě 82 vnořené dílčí možnosti:
ID okruhu agenta = 00:04:00:01:00:04, kde poslední dva bajty jsou port klienta DHCP, ze kterého požadavek přišel

ID vzdáleného agenta = 00:06:c8:be:19:93:11:48 - MAC adresa zařízení DHCP repeater

Délka varianty
18
prosince

Hodnota opce
01:06
00:04:00:01:00:04
02:08
00:06:c8:be:19:93:11:48
Hex

Konec balení
255
prosince
1
255 symbolizuje konec paketu

DHCPOFFER

Jakmile server obdrží paket DHCPDISCOVER a pokud uvidí, že může klientovi něco nabídnout z požadovaného, vygeneruje na něj odpověď - DHCPDISCOVER. Odpověď je odeslána na port „odkud to přišlo“, vysíláním, protože v tuto chvíli klient ještě nemá IP adresu, proto může přijmout paket pouze v případě, že je odeslán broadcastem. Klient pozná, že se jedná o balíček pro něj, podle MAC adresy uvnitř balíčku a také podle čísla transakce, které si vygeneruje v okamžiku vytvoření prvního balíčku.

Tabulka struktury paketů DHCPOFFER

Umístění v balení
Název hodnoty (společný)
příklad
Úvod
Byte
Objasnění

1
Požadavek na spuštění
1
Hex
1
Typ zprávy. 1 - požadavek od klienta na server, 2 - odpověď ze serveru na klienta

2
Typ hardwaru
1
Hex
1
Typ hardwarové adresy, v tomto protokolu 1 - MAC

3
Délka hardwarových adres
6
Hex
1
Délka MAC adresy zařízení

4
Chmel
1
Hex
1
Počet mezilehlých tras

5
ID transakce
23:cf:de:1d
Hex
4
Jedinečný identifikátor transakce. Generuje klient na začátku operace požadavku

7
Uplynula druhá
0
Hex
4
Čas v sekundách od začátku procesu získávání adresy

9
Spouštěcí příznaky
0
Hex
2
Určité příznaky, které lze nastavit k označení parametrů protokolu. V tomto případě 0 znamená typ požadavku Unicast

11
IP adresa klienta
0.0.0.0
Řetězec
4
IP adresa klienta (pokud existuje)

15
IP adresa vašeho klienta
172.16.134.61
Řetězec
4
IP adresa nabízená serverem (pokud je k dispozici)

19
IP adresa dalšího serveru
0.0.0.0
Řetězec
4
IP adresa serveru (pokud je známa)

23
IP adresa přenosového agenta
172.16.114.41
Řetězec
4
IP adresa přenosového agenta (například přepínače)

27
MAC adresa klienta
14:d6:4d:a7:c9:55
Hex
6
MAC adresa odesílatele paketů (klienta)

31
Výplň hardwarové adresy klienta

Hex
10
Rezervované místo. Obvykle vyplněno nulami

41
Název hostitele serveru

Řetězec
64
název serveru DHCP. Obvykle se nepřenáší

105
Název spouštěcího souboru

Řetězec
128
Název souboru na serveru používaný bezdiskovými stanicemi při bootování

235
Kouzelná sušenka
63: 82: 53: 63
Hex
4
„Magické“ číslo, podle kterého vč. můžete určit, že tento paket patří do protokolu DHCP

možnosti DHCP. Může jít v libovolném pořadí

236
Číslo možnosti
53
prosince
1
Možnost 53, která definuje typ paketu DHCP 2 - DHCPOFFER

Délka varianty
1
prosince
1

Hodnota opce
2
prosince
1

Číslo možnosti
1
prosince
1
Možnost nabídnout klientovi DHCP masku sítě

Délka varianty
4
prosince
1

Hodnota opce
255.255.224.0
Řetězec
4

Číslo možnosti
3
prosince
1
Možnost nabídnout klientovi DHCP výchozí bránu

Délka varianty
4
prosince
1

Hodnota opce
172.16.12.1
Řetězec
4

Číslo možnosti
6
prosince
1
Možnost nabídnout DHCP klientovi DNS

Délka varianty
4
prosince
1

Hodnota opce
8.8.8.8
Řetězec
4

Číslo možnosti
51
prosince
1
Životnost vydaných síťových parametrů v sekundách, po jejichž uplynutí si je musí klient DHCP znovu vyžádat

Délka varianty
4
prosince
1

Hodnota opce
86400
prosince
4

Číslo možnosti
82
prosince
1
Možnost 82, opakuje to, co přišlo v DHCPDISCOVER

Délka varianty
18
prosince
1

Hodnota opce
01:08:00:06:00
01:01:00:00:01
02:06:00:03:0f
26:4d:ec
prosince
18

Konec balení
255
prosince
1
255 symbolizuje konec paketu

DHCPREQUEST

Poté, co klient obdrží DHCPOFFER, vytvoří paket požadující parametry sítě ne všem DHCP serverům v síti, ale pouze jednomu konkrétnímu, jehož nabídka DHCPOFFER se mu „líbila“ nejvíce. Kritéria „jako“ mohou být různá a záviset na implementaci DHCP klienta. Příjemce požadavku je určen pomocí MAC adresy DHCP serveru. Klient může také odeslat paket DHCPREQUEST bez předchozího generování DHCPDISCOVER, pokud již byla adresa IP serveru získána dříve.

Tabulka struktury paketů DHCPREQUEST

Umístění v balení
Název hodnoty (společný)
příklad
Úvod
Byte
Objasnění

1
Požadavek na spuštění
1
Hex
1
Typ zprávy. 1 - požadavek od klienta na server, 2 - odpověď ze serveru na klienta

2
Typ hardwaru
1
Hex
1
Typ hardwarové adresy, v tomto protokolu 1 - MAC

3
Délka hardwarových adres
6
Hex
1
Délka MAC adresy zařízení

4
Chmel
1
Hex
1
Počet mezilehlých tras

5
ID transakce
23:cf:de:1d
Hex
4
Jedinečný identifikátor transakce. Generuje klient na začátku operace požadavku

7
Uplynula druhá
0
Hex
4
Čas v sekundách od začátku procesu získávání adresy

9
Spouštěcí příznaky
8000
Hex
2
Určité příznaky, které lze nastavit k označení parametrů protokolu. V tomto případě je nastaveno „vysílání“.