Tujuan dari proyek ini adalah:

Belajar tentang DHCP pada jaringan IPv4
Belajar Python (sedikit lebih dari dari awal 😉)
penggantian server DB2DHCP (garpu saya), asli di sini, yang menjadi semakin sulit untuk dirakit untuk OS baru. Dan saya tidak suka bahwa ini adalah biner yang tidak ada cara untuk "mengubahnya sekarang"
mendapatkan server DHCP yang berfungsi dengan kemampuan untuk memilih alamat IP pelanggan menggunakan mac pelanggan atau kombinasi switch mac+port (Opsi 82)
menulis sepeda lain (Oh! ini aktivitas favoritku)
menerima komentar tentang sifat kidal Anda di Habrahabr (atau lebih baik lagi, undangan) 😉

Hasil: berhasil 😉 Diuji pada OS FreeBSD dan Ubuntu. Secara teoritis, kode tersebut dapat diminta untuk berfungsi di OS apa pun, karena Tampaknya tidak ada ikatan khusus dalam kode tersebut.
Dengan hati-hati! Masih banyak lagi yang akan datang.

Tautan ke repositori untuk amatir "sentuh hidup-hidup".

Proses instalasi, konfigurasi dan penggunaan hasil “mempelajari perangkat keras” jauh lebih rendah, dan kemudian sedikit teori tentang protokol DHCP. Untuk diriku. Dan untuk sejarah 😉

Sedikit teori

Apa itu DHCP

Ini adalah protokol jaringan yang memungkinkan perangkat mengetahui alamat IP-nya (dan parameter lain seperti gateway, DNS, dll.) dari server DHCP. Paket dipertukarkan menggunakan protokol UDP. Prinsip umum pengoperasian perangkat saat meminta parameter jaringan adalah sebagai berikut:

Perangkat (klien) mengirimkan permintaan siaran UDP (DHCPDISCOVER) ke seluruh jaringan dengan permintaan “baiklah, seseorang memberi saya alamat IP.” Selain itu, biasanya (tetapi tidak selalu) permintaan terjadi dari port 68 (sumber), dan tujuannya adalah port 67 (tujuan). Beberapa perangkat juga mengirim paket dari port 67. Alamat MAC perangkat klien disertakan dalam paket DHCPDISCOVER.
Semua server DHCP yang terletak di jaringan (dan mungkin ada beberapa di antaranya) membentuk penawaran DHCPOFFER dengan pengaturan jaringan untuk perangkat yang mengirim DHCPDISCOVER, dan juga menyiarkannya melalui jaringan. Identifikasi untuk siapa paket ini ditujukan berdasarkan alamat MAC klien yang diberikan sebelumnya dalam permintaan DHCPDISCOVER.
Klien menerima paket dengan proposal untuk pengaturan jaringan, memilih yang paling menarik (kriteria mungkin berbeda, misalnya, waktu pengiriman paket, jumlah rute perantara), dan membuat "permintaan resmi" DHCPREQUEST dengan pengaturan jaringan dari server DHCP yang disukainya. Dalam hal ini, paket dikirim ke server DHCP tertentu.
Server yang menerima DHCPREQUEST mengirimkan paket format DHCPACK, yang sekali lagi mencantumkan pengaturan jaringan yang ditujukan untuk klien ini

Selain itu, ada paket DHCPINFORM yang berasal dari klien, dan tujuannya adalah untuk memberi tahu server DHCP bahwa “klien masih hidup” dan menggunakan pengaturan jaringan yang dikeluarkan. Dalam implementasi server ini, paket-paket ini diabaikan.

Format paket

Secara umum, frame paket Ethernet terlihat seperti ini:

Dalam kasus kami, kami hanya akan mempertimbangkan data langsung dari isi paket UDP, tanpa header protokol lapisan OSI, yaitu struktur DHCP:

DHCP TEMUKAN

Jadi, proses mendapatkan alamat IP untuk suatu perangkat dimulai dengan klien DHCP mengirimkan permintaan siaran dari port 68 ke 255.255.255.255:67. Dalam paket ini, klien menyertakan alamat MAC-nya, serta apa sebenarnya yang ingin diterimanya dari server DHCP. Struktur paket dijelaskan pada tabel di bawah ini.

Tabel Struktur Paket DHCPDISCOVER

Posisi dalam paket
Nama nilai
Contoh
Pendahuluan
Byte
Klarifikasi

1
Permintaan Booting
1
kutukan
1
Jenis pesan. 1 - permintaan dari klien ke server, 2 - respons dari server ke klien

2
Jenis perangkat keras
1
kutukan
1
Jenis alamat perangkat keras, dalam protokol ini 1 - MAC

3
Panjang alamat perangkat keras
6
kutukan
1
Panjang alamat MAC perangkat

4
Hop
1
kutukan
1
Jumlah rute perantara

5
ID Transaksi
23:lih:de:1d
kutukan
4
Pengidentifikasi transaksi unik. Dihasilkan oleh klien pada awal operasi permintaan

7
Waktu kedua telah berlalu
0
kutukan
4
Waktu dalam hitungan detik sejak awal proses mendapatkan alamat

9
Bendera boot
0
kutukan
2
Bendera tertentu yang dapat diatur untuk menunjukkan parameter protokol

11
Alamat IP klien
0.0.0.0
Tali
4
Alamat IP klien (jika ada)

15
Alamat IP klien Anda
0.0.0.0
Tali
4
Alamat IP yang ditawarkan oleh server (jika tersedia)

19
Alamat IP server berikutnya
0.0.0.0
Tali
4
Alamat IP server (jika diketahui)

23
Alamat IP agen relai
172.16.114.41
Tali
4
Alamat IP agen relai (misalnya, sakelar)

27
Alamat MAC klien
14:d6:4d:a7:c9:55
kutukan
6
Alamat MAC pengirim paket (klien)

31
Padding alamat perangkat keras klien

kutukan
10
Kursi yang dipesan. Biasanya diisi dengan angka nol

41
Nama host server

Tali
64
Nama server DHCP. Biasanya tidak menular

105
Nama file boot

Tali
128
Nama file di server yang digunakan oleh stasiun tanpa disk saat booting

235
Kue ajaib
63: 82: 53: 63
kutukan
4
Nomor "ajaib", yang menurutnya, termasuk. Anda dapat menentukan bahwa paket ini milik protokol DHCP

Opsi DHCP. Bisa dalam urutan apa pun

236
Nomor opsi
53
Desember
1
Opsi 53, yang menentukan jenis paket DHCP

1 - PENEMUAN DHCPD
3 - PERMINTAAN DHC
2 - PENAWARAN DHC
5 - Paket DHC
8 - INFORMASI DHCP

Panjang opsi
1
Desember
1

Nilai opsi
1
Desember
1

Nomor opsi
50
Desember
1
Alamat IP apa yang ingin diterima klien?

Panjang opsi
4
Desember
1

Nilai opsi
172.16.134.61
Tali
4

Nomor opsi
55

1
Parameter jaringan yang diminta oleh klien. Komposisinya mungkin berbeda

01 — Masker jaringan
03 - Gerbang
06 -DNS
oc — Nama host
0f - nama domain jaringan
1c - alamat permintaan siaran (siaran)
42 - Nama server TFTP
79 - Rute Statis Tanpa Kelas

Panjang opsi
8

1

Nilai opsi
01:03:06:0c:0f:1c:42:79

8

Nomor opsi
82
Desember

Opsi 82, yang mengirimkan alamat MAC perangkat pengulang dan beberapa nilai tambahan.

Paling sering, ini adalah port switch di mana klien DHCP akhir berjalan. Opsi ini berisi parameter tambahan. Byte pertama adalah nomor "subopsi", yang kedua adalah panjangnya, lalu nilainya.

Dalam hal ini, pada opsi 82, sub-opsi disarangkan:
ID Sirkuit Agen = 00:04:00:01:00:04, dengan dua byte terakhir adalah port klien DHCP tempat permintaan datang

ID Jarak Jauh Agen = 00:06:c8:be:19:93:11:48 - Alamat MAC perangkat pengulang DHCP

Panjang opsi
18
Desember

Nilai opsi
01:06
00:04:00:01:00:04
02:08
00:06:c8:be:19:93:11:48
kutukan

Akhir paket
255
Desember
1
255 melambangkan akhir dari paket

PENAWARAN DHCP

Segera setelah server menerima paket DHCPDISCOVER dan jika server melihat bahwa ia dapat menawarkan sesuatu kepada klien dari paket yang diminta, maka server akan menghasilkan respons untuk itu - DHCPDISCOVER. Responsnya dikirim ke port “dari mana asalnya”, melalui siaran, karena Saat ini klien belum memiliki alamat IP, oleh karena itu ia hanya dapat menerima paket jika dikirim melalui siaran. Klien mengenali bahwa ini adalah paket untuknya melalui alamat MAC-nya di dalam paket, serta nomor transaksi yang dia hasilkan pada saat paket pertama dibuat.

Tabel Struktur Paket DHCPOFFER

Posisi dalam paket
Nama nilai (umum)
Contoh
Pendahuluan
Byte
Klarifikasi

1
Permintaan Booting
1
kutukan
1
Jenis pesan. 1 - permintaan dari klien ke server, 2 - respons dari server ke klien

2
Jenis perangkat keras
1
kutukan
1
Jenis alamat perangkat keras, dalam protokol ini 1 - MAC

3
Panjang alamat perangkat keras
6
kutukan
1
Panjang alamat MAC perangkat

4
Hop
1
kutukan
1
Jumlah rute perantara

5
ID Transaksi
23:lih:de:1d
kutukan
4
Pengidentifikasi transaksi unik. Dihasilkan oleh klien pada awal operasi permintaan

7
Waktu kedua telah berlalu
0
kutukan
4
Waktu dalam hitungan detik sejak awal proses mendapatkan alamat

9
Bendera boot
0
kutukan
2
Bendera tertentu yang dapat diatur untuk menunjukkan parameter protokol. Dalam hal ini, 0 berarti jenis permintaan Unicast

11
Alamat IP klien
0.0.0.0
Tali
4
Alamat IP klien (jika ada)

15
Alamat IP klien Anda
172.16.134.61
Tali
4
Alamat IP yang ditawarkan oleh server (jika tersedia)

19
Alamat IP server berikutnya
0.0.0.0
Tali
4
Alamat IP server (jika diketahui)

23
Alamat IP agen relai
172.16.114.41
Tali
4
Alamat IP agen relai (misalnya, sakelar)

27
Alamat MAC klien
14:d6:4d:a7:c9:55
kutukan
6
Alamat MAC pengirim paket (klien)

31
Padding alamat perangkat keras klien

kutukan
10
Kursi yang dipesan. Biasanya diisi dengan angka nol

41
Nama host server

Tali
64
Nama server DHCP. Biasanya tidak menular

105
Nama file boot

Tali
128
Nama file di server yang digunakan oleh stasiun tanpa disk saat booting

235
Kue ajaib
63: 82: 53: 63
kutukan
4
Nomor "ajaib", yang menurutnya, termasuk. Anda dapat menentukan bahwa paket ini milik protokol DHCP

Opsi DHCP. Bisa dalam urutan apa pun

236
Nomor opsi
53
Desember
1
Opsi 53, yang mendefinisikan jenis paket DHCP 2 - DHCPOFFER

Panjang opsi
1
Desember
1

Nilai opsi
2
Desember
1

Nomor opsi
1
Desember
1
Pilihan untuk menawarkan klien DHCP masker jaringan

Panjang opsi
4
Desember
1

Nilai opsi
255.255.224.0
Tali
4

Nomor opsi
3
Desember
1
Pilihan untuk menawarkan gateway default kepada klien DHCP

Panjang opsi
4
Desember
1

Nilai opsi
172.16.12.1
Tali
4

Nomor opsi
6
Desember
1
Pilihan untuk menawarkan DHCP ke klien DNS

Panjang opsi
4
Desember
1

Nilai opsi
8.8.8.8
Tali
4

Nomor opsi
51
Desember
1
Masa pakai parameter jaringan yang dikeluarkan dalam hitungan detik, setelah itu klien DHCP harus memintanya lagi

Panjang opsi
4
Desember
1

Nilai opsi
86400
Desember
4

Nomor opsi
82
Desember
1
Opsi 82, ulangi apa yang ada di DHCPDISCOVER

Panjang opsi
18
Desember
1

Nilai opsi
01:08:00:06:00
01:01:00:00:01
02:06:00:03:0f
26:4d:ec
Desember
18

Akhir paket
255
Desember
1
255 melambangkan akhir dari paket

PERMINTAAN DHC

Setelah klien menerima DHCPOFFER, ia membentuk paket yang meminta parameter jaringan tidak ke semua server DHCP di jaringan, tetapi hanya ke satu server tertentu, yang penawaran DHCPOFFER-nya paling ia “sukai”. Kriteria "suka" bisa berbeda dan bergantung pada implementasi DHCP klien. Penerima permintaan ditentukan menggunakan alamat MAC server DHCP. Selain itu, paket DHCPREQUEST dapat dikirim oleh klien tanpa terlebih dahulu membuat DHCPDISCOVER, jika alamat IP server telah diperoleh sebelumnya.

Tabel Struktur Paket DHCPREQUEST

Posisi dalam paket
Nama nilai (umum)
Contoh
Pendahuluan
Byte
Klarifikasi

1
Permintaan Booting
1
kutukan
1
Jenis pesan. 1 - permintaan dari klien ke server, 2 - respons dari server ke klien

2
Jenis perangkat keras
1
kutukan
1
Jenis alamat perangkat keras, dalam protokol ini 1 - MAC

3
Panjang alamat perangkat keras
6
kutukan
1
Panjang alamat MAC perangkat

4
Hop
1
kutukan
1
Jumlah rute perantara

5
ID Transaksi
23:lih:de:1d
kutukan
4
Pengidentifikasi transaksi unik. Dihasilkan oleh klien pada awal operasi permintaan

7
Waktu kedua telah berlalu
0
kutukan
4
Waktu dalam hitungan detik sejak awal proses mendapatkan alamat

9
Bendera boot
8000
kutukan
2
Bendera tertentu yang dapat diatur untuk menunjukkan parameter protokol. Dalam hal ini, “siaran” diatur