Der Zweck dieses Projekts war:

Erfahren Sie mehr über DHCP in einem IPv4-Netzwerk
Python lernen (etwas mehr als von Grund auf 😉)
Serveraustausch DB2DHCP (meine Gabel), original hier, was für das neue Betriebssystem immer schwieriger zu montieren ist. Und es gefällt mir nicht, dass es sich um eine Binärdatei handelt, die „im Moment nicht geändert“ werden kann.
Erhalten eines funktionierenden DHCP-Servers mit der Möglichkeit, die IP-Adresse eines Abonnenten mithilfe der Mac- oder Switch-Mac+Port-Kombination des Abonnenten auszuwählen (Option 82)
Ein weiteres Fahrrad schreiben (Oh! Das ist meine Lieblingsbeschäftigung)
Erhalte Kommentare zu deiner Klugheit auf Habrahabr (oder noch besser, eine Einladung) 😉

Ergebnis: Es funktioniert 😉 Getestet unter FreeBSD und Ubuntu OS. Theoretisch kann der Code aufgefordert werden, unter jedem Betriebssystem zu funktionieren, weil Der Code scheint keine spezifischen Bindungen zu enthalten.
Sorgfältig! Es kommt noch viel mehr.

Link zum Repository für Amateure „lebendig berühren“.

Der Installations-, Konfigurations- und Verwendungsprozess ist viel niedriger als das Ergebnis des „Studiums der Hardware“ und dann ein wenig Theorie über das DHCP-Protokoll. Für sich. Und für die Geschichte 😉

Eine kleine Theorie

Was ist DHCP?

Hierbei handelt es sich um ein Netzwerkprotokoll, das es einem Gerät ermöglicht, seine IP-Adresse (und andere Parameter wie Gateway, DNS usw.) von einem DHCP-Server herauszufinden. Pakete werden über das UDP-Protokoll ausgetauscht. Das allgemeine Funktionsprinzip des Geräts beim Anfordern von Netzwerkparametern ist wie folgt:

Das Gerät (Client) sendet eine UDP-Broadcast-Anfrage (DHCPDISCOVER) im gesamten Netzwerk mit der Aufforderung „Nun, jemand gibt mir eine IP-Adresse.“ Darüber hinaus erfolgt die Anforderung normalerweise (aber nicht immer) von Port 68 (Quelle) und das Ziel ist Port 67 (Ziel). Einige Geräte versenden Pakete auch über Port 67. Die MAC-Adresse des Clientgeräts ist im DHCPDISCOVER-Paket enthalten.
Alle im Netzwerk befindlichen DHCP-Server (und es können mehrere davon sein) bilden ein DHCPOFFER-Angebot mit Netzwerkeinstellungen für das Gerät, das DHCPDISCOVER gesendet hat, und senden es auch über das Netzwerk. Die Identifizierung, für wen dieses Paket bestimmt ist, basiert auf der MAC-Adresse des Clients, die zuvor in der DHCPDISCOVER-Anfrage angegeben wurde.
Der Client akzeptiert Pakete mit Vorschlägen für Netzwerkeinstellungen, wählt das attraktivste aus (die Kriterien können unterschiedlich sein, z. B. der Zeitpunkt der Paketzustellung, die Anzahl der Zwischenrouten) und stellt eine „offizielle Anfrage“ DHCPREQUEST mit den Netzwerkeinstellungen vom DHCP-Server, den es mag. In diesem Fall geht das Paket an einen bestimmten DHCP-Server.
Der Server, der den DHCPREQUEST empfangen hat, sendet ein Paket im DHCPACK-Format, in dem er noch einmal die für diesen Client vorgesehenen Netzwerkeinstellungen auflistet

Darüber hinaus gibt es DHCPINFORM-Pakete, die vom Client kommen und deren Zweck darin besteht, den DHCP-Server darüber zu informieren, dass der „Client aktiv“ ist und die ausgegebenen Netzwerkeinstellungen verwendet. In der Implementierung dieses Servers werden diese Pakete ignoriert.

Paketformat

Im Allgemeinen sieht ein Ethernet-Paketrahmen etwa so aus:

In unserem Fall betrachten wir nur die Daten direkt aus dem Inhalt des UDP-Pakets, ohne Protokollheader der OSI-Schicht, nämlich die DHCP-Struktur:

DHCPENTDECKEN

Der Prozess zum Erhalten einer IP-Adresse für ein Gerät beginnt also damit, dass der DHCP-Client eine Broadcast-Anfrage von Port 68 an 255.255.255.255:67 sendet. In diesem Paket gibt der Client seine MAC-Adresse sowie den genauen Inhalt an, den er vom DHCP-Server erhalten möchte. Die Paketstruktur ist in der folgenden Tabelle beschrieben.

DHCPDISCOVER-Paketstrukturtabelle

Position im Paket
Wertname
Beispiel
Einleitung
Byte
Klärung

1
Boot-Anfrage
1
Sechskant
1
Nachrichtentyp. 1 – Anfrage vom Client an den Server, 2 – Antwort vom Server an den Client

2
Hardwaretyp
1
Sechskant
1
Art der Hardwareadresse, in diesem Protokoll 1 – MAC

3
Länge der Hardwareadressen
6
Sechskant
1
Länge der MAC-Adresse des Geräts

4
Hopfen
1
Sechskant
1
Anzahl der Zwischenrouten

5
Transaktions-ID
23:cf:de:1d
Sechskant
4
Eindeutige Transaktionskennung. Wird vom Client zu Beginn einer Anforderungsoperation generiert

7
Sekunde verstrichen
0
Sechskant
4
Zeit in Sekunden seit Beginn des Adressbeschaffungsprozesses

9
Boot-Flags
0
Sechskant
2
Bestimmte Flags, die zur Angabe von Protokollparametern gesetzt werden können

11
Client-IP-Adresse
0.0.0.0
String
4
Client-IP-Adresse (falls vorhanden)

15
Ihre Client-IP-Adresse
0.0.0.0
String
4
Vom Server angebotene IP-Adresse (falls verfügbar)

19
Nächste Server-IP-Adresse
0.0.0.0
String
4
Server-IP-Adresse (falls bekannt)

23
IP-Adresse des Relay-Agenten
172.16.114.41
String
4
IP-Adresse des Relay-Agenten (z. B. eines Switches)

27
Client-MAC-Adresse
14:d6:4d:a7:c9:55
Sechskant
6
MAC-Adresse des Paketsenders (Client)

31
Auffüllen der Client-Hardwareadresse

Sechskant
10
Reservierter Platz. Normalerweise mit Nullen gefüllt

41
Hostname des Servers

String
64
Name des DHCP-Servers. Normalerweise nicht übermittelt

105
Name der Boot-Datei

String
128
Dateiname auf dem Server, der von diskless Stationen beim Booten verwendet wird

235
Magischer Keks
63: 82: 53: 63
Sechskant
4
„Magische“ Zahl, nach der inkl. Sie können feststellen, dass dieses Paket zum DHCP-Protokoll gehört

DHCP-Optionen. Kann in beliebiger Reihenfolge erfolgen

236
Optionsnummer
53
Dezember
1
Option 53, die den DHCP-Pakettyp angibt

1 – DHCPDISCOVER
3 – DHCPREQUEST
2 - DHCPANGEBOT
5 – DHCPACK
8 - DHCPINFORM

Optionslänge
1
Dezember
1

Optionswert
1
Dezember
1

Optionsnummer
50
Dezember
1
Welche IP-Adresse möchte der Client erhalten?

Optionslänge
4
Dezember
1

Optionswert
172.16.134.61
String
4

Optionsnummer
55

1
Vom Client angeforderte Netzwerkparameter. Die Zusammensetzung kann variieren

01 – Netzwerkmaske
03 – Tor
06 – DNS
oc – Hostname
0f – Netzwerkdomänenname
1c – Adresse der Broadcast-Anfrage (Broadcast)
42 – TFTP-Servername
79 – Klassenlose statische Route

Optionslänge
8

1

Optionswert
01:03:06:0c:0f:1c:42:79

8

Optionsnummer
82
Dezember

Option 82, die die MAC-Adresse des Repeater-Geräts und einige zusätzliche Werte übermittelt.

Meistens ist dies der Port des Switches, auf dem der End-DHCP-Client läuft. Diese Option enthält zusätzliche Parameter. Das erste Byte ist die Nummer der „Unteroption“, das zweite ist ihre Länge und dann ihr Wert.

In diesem Fall sind in Option 82 die Unteroptionen verschachtelt:
Agent Circuit ID = 00:04:00:01:00:04, wobei die letzten beiden Bytes der DHCP-Client-Port sind, von dem die Anfrage kam

Agent Remote ID = 00:06:c8:be:19:93:11:48 – MAC-Adresse des DHCP-Repeater-Geräts

Optionslänge
18
Dezember

Optionswert
01:06
00:04:00:01:00:04
02:08
00:06:c8:be:19:93:11:48
Sechskant

Ende des Pakets
255
Dezember
1
255 symbolisiert das Ende des Pakets

DHCPANGEBOT

Sobald der Server das DHCPDISCOVER-Paket empfängt und sieht, dass er dem Client etwas von dem angeforderten Paket anbieten kann, generiert er eine Antwort dafür – DHCPDISCOVER. Die Antwort wird per Broadcast an den Port gesendet, „von dem sie kam“, weil Da der Client zu diesem Zeitpunkt noch keine IP-Adresse hat, kann er das Paket nur annehmen, wenn es per Broadcast versendet wird. Dass es sich um ein Paket für ihn handelt, erkennt der Kunde an seiner MAC-Adresse im Paket sowie an der Transaktionsnummer, die er bei der Erstellung des ersten Pakets generiert.

DHCPOFFER-Paketstrukturtabelle

Position im Paket
Name des Werts (allgemein)
Beispiel
Einleitung
Byte
Klärung

1
Boot-Anfrage
1
Sechskant
1
Nachrichtentyp. 1 – Anfrage vom Client an den Server, 2 – Antwort vom Server an den Client

2
Hardwaretyp
1
Sechskant
1
Art der Hardwareadresse, in diesem Protokoll 1 – MAC

3
Länge der Hardwareadressen
6
Sechskant
1
Länge der MAC-Adresse des Geräts

4
Hopfen
1
Sechskant
1
Anzahl der Zwischenrouten

5
Transaktions-ID
23:cf:de:1d
Sechskant
4
Eindeutige Transaktionskennung. Wird vom Client zu Beginn einer Anforderungsoperation generiert

7
Sekunde verstrichen
0
Sechskant
4
Zeit in Sekunden seit Beginn des Adressbeschaffungsprozesses

9
Boot-Flags
0
Sechskant
2
Bestimmte Flags, die zur Angabe von Protokollparametern gesetzt werden können. In diesem Fall bedeutet 0 den Unicast-Anfragetyp

11
Client-IP-Adresse
0.0.0.0
String
4
Client-IP-Adresse (falls vorhanden)

15
Ihre Client-IP-Adresse
172.16.134.61
String
4
Vom Server angebotene IP-Adresse (falls verfügbar)

19
Nächste Server-IP-Adresse
0.0.0.0
String
4
Server-IP-Adresse (falls bekannt)

23
IP-Adresse des Relay-Agenten
172.16.114.41
String
4
IP-Adresse des Relay-Agenten (z. B. eines Switches)

27
Client-MAC-Adresse
14:d6:4d:a7:c9:55
Sechskant
6
MAC-Adresse des Paketsenders (Client)

31
Auffüllen der Client-Hardwareadresse

Sechskant
10
Reservierter Platz. Normalerweise mit Nullen gefüllt

41
Hostname des Servers

String
64
Name des DHCP-Servers. Normalerweise nicht übermittelt

105
Name der Boot-Datei

String
128
Dateiname auf dem Server, der von diskless Stationen beim Booten verwendet wird

235
Magischer Keks
63: 82: 53: 63
Sechskant
4
„Magische“ Zahl, nach der inkl. Sie können feststellen, dass dieses Paket zum DHCP-Protokoll gehört

DHCP-Optionen. Kann in beliebiger Reihenfolge erfolgen

236
Optionsnummer
53
Dezember
1
Option 53, die den DHCP 2-Pakettyp definiert – DHCPOFFER

Optionslänge
1
Dezember
1

Optionswert
2
Dezember
1

Optionsnummer
1
Dezember
1
Option, dem DHCP-Client eine Netzwerkmaske anzubieten

Optionslänge
4
Dezember
1

Optionswert
255.255.224.0
String
4

Optionsnummer
3
Dezember
1
Option, dem DHCP-Client ein Standard-Gateway anzubieten

Optionslänge
4
Dezember
1

Optionswert
172.16.12.1
String
4

Optionsnummer
6
Dezember
1
Option zum Anbieten von DHCP für den DNS-Client

Optionslänge
4
Dezember
1

Optionswert
8.8.8.8
String
4

Optionsnummer
51
Dezember
1
Die Lebensdauer der ausgegebenen Netzwerkparameter in Sekunden, nach deren Ablauf der DHCP-Client sie erneut anfordern muss

Optionslänge
4
Dezember
1

Optionswert
86400
Dezember
4

Optionsnummer
82
Dezember
1
Option 82 wiederholt, was in DHCPDISCOVER kam

Optionslänge
18
Dezember
1

Optionswert
01:08:00:06:00
01:01:00:00:01
02:06:00:03:0f
26:4d:ec
Dezember
18

Ende des Pakets
255
Dezember
1
255 symbolisiert das Ende des Pakets

DHCPANFRAGE

Nachdem der Client DHCPOFFER erhalten hat, bildet er ein Paket mit der Anforderung von Netzwerkparametern nicht an alle DHCP-Server im Netzwerk, sondern nur an einen bestimmten Server, dessen DHCPOFFER-Angebot ihm am besten gefallen hat. Die „Gefällt mir“-Kriterien können unterschiedlich sein und hängen von der DHCP-Implementierung des Clients ab. Der Empfänger der Anfrage wird über die MAC-Adresse des DHCP-Servers angegeben. Außerdem kann der Client ein DHCPREQUEST-Paket senden, ohne zuvor DHCPDISCOVER zu generieren, wenn die IP-Adresse des Servers bereits zuvor erhalten wurde.

DHCPREQUEST-Paketstrukturtabelle

Position im Paket
Name des Werts (allgemein)
Beispiel
Einleitung
Byte
Klärung

1
Boot-Anfrage
1
Sechskant
1
Nachrichtentyp. 1 – Anfrage vom Client an den Server, 2 – Antwort vom Server an den Client

2
Hardwaretyp
1
Sechskant
1
Art der Hardwareadresse, in diesem Protokoll 1 – MAC

3
Länge der Hardwareadressen
6
Sechskant
1
Länge der MAC-Adresse des Geräts

4
Hopfen
1
Sechskant
1
Anzahl der Zwischenrouten

5
Transaktions-ID
23:cf:de:1d
Sechskant
4
Eindeutige Transaktionskennung. Wird vom Client zu Beginn einer Anforderungsoperation generiert

7
Sekunde verstrichen
0
Sechskant
4
Zeit in Sekunden seit Beginn des Adressbeschaffungsprozesses

9
Boot-Flags
8000
Sechskant
2
Bestimmte Flags, die zur Angabe von Protokollparametern gesetzt werden können. In diesem Fall ist „Broadcast“ eingestellt