O objetivo deste projeto foi:

Aprendendo sobre DHCP em uma rede IPv4
Aprendendo Python (um pouco mais do que do zero 😉)
substituição de servidor DB2DHCP (meu garfo), original aqui, que está se tornando cada vez mais difícil de montar para o novo sistema operacional. E eu não gosto que seja um binário que não tem como “mudar agora”
obter um servidor DHCP funcional com a capacidade de selecionar o endereço IP de um assinante usando o mac do assinante ou a combinação mac+porta do switch (Opção 82)
escrevendo outra bicicleta (Oh! esta é minha atividade favorita)
recebendo comentários sobre sua lateralidade no Habrahabr (ou melhor ainda, um convite) 😉

Resultado: funciona 😉 Testado em FreeBSD e Ubuntu OS. Teoricamente, o código pode funcionar em qualquer sistema operacional, porque Parece não haver ligações específicas no código.
Com cuidado! Há muito mais por vir.

Link para repositório para amadores "tocar vivo".

O processo de instalação, configuração e utilização o resultado do “estudo do hardware” é bem menor, e depois um pouco de teoria sobre o protocolo DHCP. Para mim. E para a história 😉

Um pouco de teoria

O que é DHCP

Este é um protocolo de rede que permite a um dispositivo descobrir seu endereço IP (e outros parâmetros como gateway, DNS, etc.) a partir de um servidor DHCP. Os pacotes são trocados usando o protocolo UDP. O princípio geral de funcionamento do dispositivo ao solicitar parâmetros de rede é o seguinte:

O dispositivo (cliente) envia uma solicitação de transmissão UDP (DHCPDISCOVER) por toda a rede com a solicitação “bem, alguém me dê um endereço IP”. Além disso, normalmente (mas nem sempre) a solicitação ocorre na porta 68 (origem) e o destino é a porta 67 (destino). Alguns dispositivos também enviam pacotes da porta 67. O endereço MAC do dispositivo cliente está incluído no pacote DHCPDISCOVER.
Todos os servidores DHCP localizados na rede (e pode haver vários deles) formam uma oferta DHCPOFFER com configurações de rede para o dispositivo que enviou DHCPDISCOVER, e também o transmitem pela rede. A identificação do destinatário deste pacote é baseada no endereço MAC do cliente fornecido anteriormente na solicitação DHCPDISCOVER.
O cliente aceita pacotes com propostas de configurações de rede, seleciona o mais atrativo (os critérios podem ser diferentes, por exemplo, o tempo de entrega do pacote, a quantidade de rotas intermediárias) e faz uma “solicitação oficial” DHCPREQUEST com as configurações de rede do servidor DHCP que ele gosta. Neste caso, o pacote vai para um servidor DHCP específico.
O servidor que recebeu o DHCPREQUEST envia um pacote no formato DHCPACK, no qual lista novamente as configurações de rede destinadas a este cliente

Além disso, existem pacotes DHCPINFORM que vêm do cliente e cujo objetivo é informar ao servidor DHCP que o “cliente está ativo” e está usando as configurações de rede emitidas. Na implementação deste servidor, estes pacotes são ignorados.

Formato do pacote

Em geral, um quadro de pacote Ethernet se parece com isto:

No nosso caso, consideraremos apenas os dados diretamente do conteúdo do pacote UDP, sem cabeçalhos de protocolo da camada OSI, ou seja, a estrutura DHCP:

DHCPDESCOBRIR

Assim, o processo de obtenção de um endereço IP para um dispositivo começa com o cliente DHCP enviando uma solicitação de broadcast da porta 68 para 255.255.255.255:67. Neste pacote, o cliente inclui seu endereço MAC, bem como exatamente o que deseja receber do servidor DHCP. A estrutura do pacote é descrita na tabela abaixo.

Tabela de estrutura de pacotes DHCPDISCOVER

Posição no pacote
Nome do valor
Exemplo
Introdução
Byte
Esclarecimento

1
Solicitação de inicialização
1
Feitiço
1
Tipo de mensagem. 1 – solicitação do cliente para o servidor, 2 – resposta do servidor para o cliente

2
Tipo de hardware
1
Feitiço
1
Tipo de endereço de hardware, neste protocolo 1 - MAC

3
Comprimento dos endereços de hardware
6
Feitiço
1
Comprimento do endereço MAC do dispositivo

4
hops
1
Feitiço
1
Número de rotas intermediárias

5
ID da transação
23:cf:de:1d
Feitiço
4
Identificador exclusivo da transação. Gerado pelo cliente no início de uma operação de solicitação

7
Segundo decorrido
0
Feitiço
4
Tempo em segundos desde o início do processo de obtenção de endereço

9
Sinalizadores de inicialização
0
Feitiço
2
Certos sinalizadores que podem ser definidos para indicar parâmetros de protocolo

11
Endereço IP do cliente
0.0.0.0
Linha
4
Endereço IP do cliente (se houver)

15
O endereço IP do seu cliente
0.0.0.0
Linha
4
Endereço IP oferecido pelo servidor (se disponível)

19
Próximo endereço IP do servidor
0.0.0.0
Linha
4
Endereço IP do servidor (se conhecido)

23
Endereço IP do agente de retransmissão
172.16.114.41
Linha
4
Endereço IP do agente de retransmissão (por exemplo, um switch)

27
Endereço MAC do cliente
14:d6:4d:a7:c9:55
Feitiço
6
Endereço MAC do remetente do pacote (cliente)

31
Preenchimento de endereço de hardware do cliente

Feitiço
10
Assento reservado. Geralmente preenchido com zeros

41
Nome do host do servidor

Linha
64
Nome do servidor DHCP. Geralmente não transmitido

105
Nome do arquivo de inicialização

Linha
128
Nome do arquivo no servidor usado por estações sem disco durante a inicialização

235
biscoito mágico
63: 82: 53: 63
Feitiço
4
Número “mágico”, segundo o qual, incl. você pode determinar que este pacote pertence ao protocolo DHCP

Opções de DHCP. Pode ir em qualquer ordem

236
Número da opção
53
Dez
1
Opção 53, que especifica o tipo de pacote DHCP

1 - DHCPDISCOVER
3 - SOLICITAÇÃO DE DHCP
2 - DHCPOFFER
5 - DHCPACK
8 - DHCPINFORM

Comprimento da opção
1
Dez
1

Valor da opção
1
Dez
1

Número da opção
50
Dez
1
Qual endereço IP o cliente deseja receber?

Comprimento da opção
4
Dez
1

Valor da opção
172.16.134.61
Linha
4

Número da opção
55

1
Parâmetros de rede solicitados pelo cliente. A composição pode variar

01 — Máscara de rede
03 – Portal
06 -DNS
oc — Nome do host
0f - nome de domínio da rede
1c - endereço da solicitação de transmissão (transmissão)
42 - Nome do servidor TFTP
79 - Rota Estática Sem Classe

Comprimento da opção
8

1

Valor da opção
01:03:06:0c:0f:1c:42:79

8

Número da opção
82
Dez

Opção 82, que transmite o endereço MAC do dispositivo repetidor e alguns valores adicionais.

Na maioria das vezes, esta é a porta do switch na qual o cliente DHCP final é executado. Esta opção contém parâmetros adicionais. O primeiro byte é o número da “subopção”, o segundo é o seu comprimento e depois o seu valor.

Neste caso, na opção 82, as subopções estão aninhadas:
ID do circuito do agente = 00:04:00:01:00:04, onde os dois últimos bytes são a porta do cliente DHCP de onde veio a solicitação

ID remoto do agente = 00:06:c8:be:19:93:11:48 - Endereço MAC do dispositivo repetidor DHCP

Comprimento da opção
18
Dez

Valor da opção
01:06
00:04:00:01:00:04
02:08
00:06:c8:be:19:93:11:48
Feitiço

Fim do pacote
255
Dez
1
255 simboliza o fim do pacote

OFERTA DHCP

Assim que o servidor recebe o pacote DHCPDISCOVER e percebe que pode oferecer ao cliente algo do solicitado, ele gera uma resposta para ele - DHCPDISCOVER. A resposta é enviada para o porto “de onde veio”, por broadcast, pois neste momento o cliente ainda não possui endereço IP, portanto só poderá aceitar o pacote se for enviado por broadcast. O cliente reconhece que se trata de um pacote para ele pelo seu endereço MAC dentro do pacote, bem como pelo número da transação que ele gera no momento da criação do primeiro pacote.

Tabela de estrutura de pacotes DHCPOFFER

Posição no pacote
Nome do valor (comum)
Exemplo
Introdução
Byte
Esclarecimento

1
Solicitação de inicialização
1
Feitiço
1
Tipo de mensagem. 1 – solicitação do cliente para o servidor, 2 – resposta do servidor para o cliente

2
Tipo de hardware
1
Feitiço
1
Tipo de endereço de hardware, neste protocolo 1 - MAC

3
Comprimento dos endereços de hardware
6
Feitiço
1
Comprimento do endereço MAC do dispositivo

4
hops
1
Feitiço
1
Número de rotas intermediárias

5
ID da transação
23:cf:de:1d
Feitiço
4
Identificador exclusivo da transação. Gerado pelo cliente no início de uma operação de solicitação

7
Segundo decorrido
0
Feitiço
4
Tempo em segundos desde o início do processo de obtenção de endereço

9
Sinalizadores de inicialização
0
Feitiço
2
Certos sinalizadores que podem ser definidos para indicar parâmetros de protocolo. Neste caso, 0 significa o tipo de solicitação Unicast

11
Endereço IP do cliente
0.0.0.0
Linha
4
Endereço IP do cliente (se houver)

15
O endereço IP do seu cliente
172.16.134.61
Linha
4
Endereço IP oferecido pelo servidor (se disponível)

19
Próximo endereço IP do servidor
0.0.0.0
Linha
4
Endereço IP do servidor (se conhecido)

23
Endereço IP do agente de retransmissão
172.16.114.41
Linha
4
Endereço IP do agente de retransmissão (por exemplo, um switch)

27
Endereço MAC do cliente
14:d6:4d:a7:c9:55
Feitiço
6
Endereço MAC do remetente do pacote (cliente)

31
Preenchimento de endereço de hardware do cliente

Feitiço
10
Assento reservado. Geralmente preenchido com zeros

41
Nome do host do servidor

Linha
64
Nome do servidor DHCP. Geralmente não transmitido

105
Nome do arquivo de inicialização

Linha
128
Nome do arquivo no servidor usado por estações sem disco durante a inicialização

235
biscoito mágico
63: 82: 53: 63
Feitiço
4
Número “mágico”, segundo o qual, incl. você pode determinar que este pacote pertence ao protocolo DHCP

Opções de DHCP. Pode ir em qualquer ordem

236
Número da opção
53
Dez
1
Opção 53, que define o tipo de pacote DHCP 2 - DHCPOFFER

Comprimento da opção
1
Dez
1

Valor da opção
2
Dez
1

Número da opção
1
Dez
1
Opção para oferecer ao cliente DHCP uma máscara de rede

Comprimento da opção
4
Dez
1

Valor da opção
255.255.224.0
Linha
4

Número da opção
3
Dez
1
Opção para oferecer ao cliente DHCP um gateway padrão

Comprimento da opção
4
Dez
1

Valor da opção
172.16.12.1
Linha
4

Número da opção
6
Dez
1
Opção para oferecer DHCP ao cliente DNS

Comprimento da opção
4
Dez
1

Valor da opção
8.8.8.8
Linha
4

Número da opção
51
Dez
1
A vida útil dos parâmetros de rede emitidos em segundos, após os quais o cliente DHCP deve solicitá-los novamente

Comprimento da opção
4
Dez
1

Valor da opção
86400
Dez
4

Número da opção
82
Dez
1
Opção 82, repete o que veio em DHCPDISCOVER

Comprimento da opção
18
Dez
1

Valor da opção
01:08:00:06:00
01:01:00:00:01
02:06:00:03:0f
26:4d:ec
Dez
18

Fim do pacote
255
Dez
1
255 simboliza o fim do pacote

SOLICITAÇÃO DE DHCP

Após o cliente receber o DHCPOFFER, ele forma um pacote solicitando parâmetros de rede não para todos os servidores DHCP da rede, mas apenas para um específico, cuja oferta DHCPOFFER ele mais “gostou”. Os critérios "like" podem ser diferentes e dependem da implementação do DHCP do cliente. O destinatário da solicitação é especificado usando o endereço MAC do servidor DHCP. Além disso, um pacote DHCPREQUEST pode ser enviado pelo cliente sem primeiro gerar DHCPDISCOVER, caso o endereço IP do servidor já tenha sido obtido anteriormente.

Tabela de estrutura de pacotes DHCPREQUEST

Posição no pacote
Nome do valor (comum)
Exemplo
Introdução
Byte
Esclarecimento

1
Solicitação de inicialização
1
Feitiço
1
Tipo de mensagem. 1 – solicitação do cliente para o servidor, 2 – resposta do servidor para o cliente

2
Tipo de hardware
1
Feitiço
1
Tipo de endereço de hardware, neste protocolo 1 - MAC

3
Comprimento dos endereços de hardware
6
Feitiço
1
Comprimento do endereço MAC do dispositivo

4
hops
1
Feitiço
1
Número de rotas intermediárias

5
ID da transação
23:cf:de:1d
Feitiço
4
Identificador exclusivo da transação. Gerado pelo cliente no início de uma operação de solicitação

7
Segundo decorrido
0
Feitiço
4
Tempo em segundos desde o início do processo de obtenção de endereço

9
Sinalizadores de inicialização
8000
Feitiço
2
Certos sinalizadores que podem ser definidos para indicar parâmetros de protocolo. Neste caso, “transmissão” é definida