Formålet med dette projekt var:

Lær om DHCP på et IPv4-netværk
At lære Python (lidt mere end fra bunden 😉)
server udskiftning DB2DHCP (min gaffel), original her, som bliver sværere og sværere at samle til det nye OS. Og jeg kan ikke lide, at det er binært, at der ikke er nogen måde at "ændre lige nu"
opnåelse af en fungerende DHCP-server med mulighed for at vælge en abonnents IP-adresse ved hjælp af abonnentens mac eller switch mac+port kombination (mulighed 82)
skrive en anden cykel (Åh! dette er min yndlingsaktivitet)
modtagelse af kommentarer om din klubhånd på Habrahabr (eller endnu bedre, en invitation) 😉

Resultat: det virker 😉 Testet på FreeBSD og Ubuntu OS. Teoretisk set kan koden blive bedt om at virke under ethvert OS, fordi Der synes ikke at være nogen specifikke bindinger i koden.
Forsigtigt! Der er meget mere i vente.

Link til repository for amatører "røre i live".

Processen med at installere, konfigurere og bruge resultatet af "at studere hardwaren" er meget lavere, og så lidt teori om DHCP-protokollen. For mig selv. Og for historien 😉

Lidt teori

Hvad er DHCP

Dette er en netværksprotokol, der gør det muligt for en enhed at finde ud af sin IP-adresse (og andre parametre som gateway, DNS osv.) fra en DHCP-server. Pakker udveksles ved hjælp af UDP-protokollen. Det generelle princip for drift af enheden, når der anmodes om netværksparametre, er som følger:

Enheden (klienten) sender en UDP-udsendelsesanmodning (DHCPDISCOVER) gennem netværket med anmodningen "nå, nogen giver mig en IP-adresse." Desuden sker anmodningen normalt (men ikke altid) fra port 68 (kilde), og destinationen er port 67 (destination). Nogle enheder sender også pakker fra port 67. MAC-adressen på klientenheden er inkluderet i DHCPDISCOVER-pakken.
Alle DHCP-servere placeret på netværket (og der kan være flere af dem) danner et DHCPOFFER-tilbud med netværksindstillinger for den enhed, der sendte DHCPDISCOVER, og udsender det også over netværket. Identifikation af, hvem denne pakke er beregnet til, er baseret på MAC-adressen på klienten, der er angivet tidligere i DHCPDISCOVER-anmodningen.
Klienten accepterer pakker med forslag til netværksindstillinger, vælger den mest attraktive (kriterierne kan være forskellige, f.eks. tidspunktet for pakkelevering, antallet af mellemveje), og laver en "officiel anmodning" DHCPREQUEST med netværksindstillingerne fra den DHCP-server, den kan lide. I dette tilfælde går pakken til en specifik DHCP-server.
Serveren, der modtog DHCPREQUEST, sender en pakke i DHCPACK-format, hvori den igen viser netværksindstillingerne beregnet til denne klient

Derudover er der DHCPINFORM-pakker, der kommer fra klienten, og formålet med dem er at informere DHCP-serveren om, at "klienten er i live" og bruger de udstedte netværksindstillinger. I denne servers implementering ignoreres disse pakker.

Pakkeformat

Generelt ser en Ethernet-pakkeramme nogenlunde sådan ud:

I vores tilfælde vil vi kun overveje dataene direkte fra indholdet af UDP-pakken, uden OSI-lagprotokolheadere, nemlig DHCP-strukturen:

DHCPOPDAG

Så processen med at opnå en IP-adresse til en enhed begynder med, at DHCP-klienten sender en udsendelsesanmodning fra port 68 til 255.255.255.255:67. I denne pakke inkluderer klienten sin MAC-adresse, samt hvad den præcis vil modtage fra DHCP-serveren. Pakkestrukturen er beskrevet i tabellen nedenfor.

DHCPDISCOVER Pakkestrukturtabel

Position i pakken
Værdinavn
Eksempel
idé
byte
Afklaring

1
Bootanmodning
1
Hex
1
Meddelelsestype. 1 - anmodning fra klient til server, 2 - svar fra server til klient

2
Hardware type
1
Hex
1
Type hardwareadresse, i denne protokol 1 - MAC

3
Hardwareadresselængde
6
Hex
1
Enhedens MAC-adresselængde

4
Humle
1
Hex
1
Antal mellemveje

5
Transaktions ID
23:cf:de:1d
Hex
4
Unik transaktions-id. Genereret af klienten i begyndelsen af en anmodningsoperation

7
Andet forløbet
0
Hex
4
Tid i sekunder fra begyndelsen af processen med at opnå en adresse

9
Støvleflag
0
Hex
2
Visse flag, der kan indstilles til at angive protokolparametre

11
Klientens IP-adresse
0.0.0.0
Line
4
Klientens IP-adresse (hvis nogen)

15
Din klients IP-adresse
0.0.0.0
Line
4
IP-adresse, der tilbydes af serveren (hvis tilgængelig)

19
Næste server IP-adresse
0.0.0.0
Line
4
Server IP-adresse (hvis kendt)

23
Relæagentens IP-adresse
172.16.114.41
Line
4
IP-adressen på relæagenten (f.eks. en switch)

27
Klients MAC-adresse
14:d6:4d:a7:c9:55
Hex
6
MAC-adresse på pakkeafsender (klient)

31
Klienthardwareadresseudfyldning

Hex
10
Reserveret sæde. Normalt fyldt med nuller

41
Serverens værtsnavn

Line
64
DHCP-servernavn. Normalt ikke transmitteret

105
Navn på opstartsfil

Line
128
Filnavn på serveren, der bruges af diskløse stationer ved opstart

235
Magisk småkage
63: 82: 53: 63
Hex
4
“Magisk” nummer, hvorefter inkl. du kan bestemme, at denne pakke tilhører DHCP-protokollen

DHCP muligheder. Kan gå i enhver rækkefølge

236
Option nummer
53
december
1
Mulighed 53, som specificerer DHCP-pakketypen

1 - DHCPOPDAG
3 - DHCPREQUEST
2 - DHCP-TILBUD
5 - DHCPACK
8 - DHCPINFORM

Mulighedens længde
1
december
1

Option værdi
1
december
1

Option nummer
50
december
1
Hvilken IP-adresse ønsker klienten at modtage?

Mulighedens længde
4
december
1

Option værdi
172.16.134.61
Line
4

Option nummer
55

1
Netværksparametre anmodet af klienten. Sammensætningen kan variere

01 — Netværksmaske
03 - Gateway
06 - DNS
oc — Værtsnavn
0f - netværksdomænenavn
1c - adresse på udsendelsesanmodning (udsendelse)
42 - TFTP-servernavn
79 - Klasseløs statisk rute

Mulighedens længde
8

1

Option værdi
01:03:06:0c:0f:1c:42:79

8

Option nummer
82
december

Mulighed 82, som sender MAC-adressen for repeaterenheden og nogle yderligere værdier.

Oftest er dette porten på switchen, som slut-DHCP-klienten kører på. Denne mulighed indeholder yderligere parametre. Den første byte er nummeret på "underoptionen", den anden er dens længde, derefter dens værdi.

I dette tilfælde, i mulighed 82, er underindstillingerne indlejret:
Agentkredsløbs-id = 00:04:00:01:00:04, hvor de sidste to bytes er den DHCP-klientport, som anmodningen kom fra

Agent Remote ID = 00:06:c8:be:19:93:11:48 - MAC-adressen på DHCP-repeaterenheden

Mulighedens længde
18
december

Option værdi
01:06
00:04:00:01:00:04
02:08
00:06:c8:be:19:93:11:48
Hex

Slut på pakken
255
december
1
255 symboliserer slutningen af pakken

DHCP TILBUD

Så snart serveren modtager DHCPDISCOVER-pakken, og hvis den ser, at den kan tilbyde klienten noget fra den anmodede, genererer den et svar for den - DHCPDISCOVER. Svaret sendes til havnen "hvorfra det kom", ved udsendelse, pga på nuværende tidspunkt har klienten endnu ikke en IP-adresse, derfor kan den kun acceptere pakken, hvis den sendes via broadcast. Klienten genkender, at dette er en pakke til ham ved hans MAC-adresse inde i pakken, samt transaktionsnummeret, som han genererer på det tidspunkt, den første pakke oprettes.

DHCPOFFER Pakkestrukturtabel

Position i pakken
Navn på værdi (fælles)
Eksempel
idé
byte
Afklaring

1
Bootanmodning
1
Hex
1
Meddelelsestype. 1 - anmodning fra klient til server, 2 - svar fra server til klient

2
Hardware type
1
Hex
1
Type hardwareadresse, i denne protokol 1 - MAC

3
Hardwareadresselængde
6
Hex
1
Enhedens MAC-adresselængde

4
Humle
1
Hex
1
Antal mellemveje

5
Transaktions ID
23:cf:de:1d
Hex
4
Unik transaktions-id. Genereret af klienten i begyndelsen af en anmodningsoperation

7
Andet forløbet
0
Hex
4
Tid i sekunder fra begyndelsen af processen med at opnå en adresse

9
Støvleflag
0
Hex
2
Visse flag, der kan indstilles til at angive protokolparametre. I dette tilfælde betyder 0 Unicast-anmodningstypen

11
Klientens IP-adresse
0.0.0.0
Line
4
Klientens IP-adresse (hvis nogen)

15
Din klients IP-adresse
172.16.134.61
Line
4
IP-adresse, der tilbydes af serveren (hvis tilgængelig)

19
Næste server IP-adresse
0.0.0.0
Line
4
Server IP-adresse (hvis kendt)

23
Relæagentens IP-adresse
172.16.114.41
Line
4
IP-adressen på relæagenten (f.eks. en switch)

27
Klients MAC-adresse
14:d6:4d:a7:c9:55
Hex
6
MAC-adresse på pakkeafsender (klient)

31
Klienthardwareadresseudfyldning

Hex
10
Reserveret sæde. Normalt fyldt med nuller

41
Serverens værtsnavn

Line
64
DHCP-servernavn. Normalt ikke transmitteret

105
Navn på opstartsfil

Line
128
Filnavn på serveren, der bruges af diskløse stationer ved opstart

235
Magisk småkage
63: 82: 53: 63
Hex
4
“Magisk” nummer, hvorefter inkl. du kan bestemme, at denne pakke tilhører DHCP-protokollen

DHCP muligheder. Kan gå i enhver rækkefølge

236
Option nummer
53
december
1
Mulighed 53, som definerer DHCP 2-pakketypen - DHCPOFFER

Mulighedens længde
1
december
1

Option værdi
2
december
1

Option nummer
1
december
1
Mulighed for at tilbyde DHCP-klienten en netværksmaske

Mulighedens længde
4
december
1

Option værdi
255.255.224.0
Line
4

Option nummer
3
december
1
Mulighed for at tilbyde DHCP-klienten en standardgateway

Mulighedens længde
4
december
1

Option værdi
172.16.12.1
Line
4

Option nummer
6
december
1
Mulighed for at tilbyde DHCP til DNS-klient

Mulighedens længde
4
december
1

Option værdi
8.8.8.8
Line
4

Option nummer
51
december
1
Levetiden for de udstedte netværksparametre i sekunder, hvorefter DHCP-klienten skal anmode om dem igen

Mulighedens længde
4
december
1

Option værdi
86400
december
4

Option nummer
82
december
1
Mulighed 82, gentager det, der kom i DHCPDISCOVER

Mulighedens længde
18
december
1

Option værdi
01:08:00:06:00
01:01:00:00:01
02:06:00:03:0f
26:4d:ec
december
18

Slut på pakken
255
december
1
255 symboliserer slutningen af pakken

DHC -FORESPØRGSEL

Efter at klienten har modtaget DHCPOFFER, danner han en pakke, der anmoder om netværksparametre, ikke til alle DHCP-servere på netværket, men kun til én specifik, hvis DHCPOFFER-tilbud han "kan lide" mest. Kriterierne for "synes godt om" kan være forskellige og afhænger af klientens DHCP-implementering. Modtageren af anmodningen angives ved hjælp af DHCP-serverens MAC-adresse. Desuden kan en DHCPREQUEST-pakke sendes af klienten uden først at generere DHCPDISCOVER, hvis serverens IP-adresse allerede er opnået tidligere.

DHCPREQUEST Pakkestrukturtabel

Position i pakken
Navn på værdi (fælles)
Eksempel
idé
byte
Afklaring

1
Bootanmodning
1
Hex
1
Meddelelsestype. 1 - anmodning fra klient til server, 2 - svar fra server til klient

2
Hardware type
1
Hex
1
Type hardwareadresse, i denne protokol 1 - MAC

3
Hardwareadresselængde
6
Hex
1
Enhedens MAC-adresselængde

4
Humle
1
Hex
1
Antal mellemveje

5
Transaktions ID
23:cf:de:1d
Hex
4
Unik transaktions-id. Genereret af klienten i begyndelsen af en anmodningsoperation

7
Andet forløbet
0
Hex
4
Tid i sekunder fra begyndelsen af processen med at opnå en adresse

9
Støvleflag
8000
Hex
2
Visse flag, der kan indstilles til at angive protokolparametre. I dette tilfælde er "broadcast" indstillet