Syftet med detta projekt var:

Lär dig om DHCP i ett IPv4-nätverk
Att lära sig Python (lite mer än från början 😉)
serverbyte DB2DHCP (min gaffel), original här, som blir svårare och svårare att montera för det nya operativsystemet. Och jag gillar inte att det är binärt att det inte finns något sätt att "ändra just nu"
skaffa en fungerande DHCP-server med möjlighet att välja en abonnents IP-adress med hjälp av abonnentens mac eller byta mac+port-kombination (alternativ 82)
skriva en annan cykel (Åh! det här är min favoritaktivitet)
få kommentarer om din klubbhändelse på Habrahabr (eller ännu bättre, en inbjudan) 😉

Resultat: det fungerar 😉 Testat på FreeBSD och Ubuntu OS. Teoretiskt kan koden uppmanas att fungera under vilket operativsystem som helst, eftersom Det verkar inte finnas några specifika bindningar i koden.
Försiktigt! Det kommer mycket mer.

Länk till arkiv för amatörer "beröra vid liv".

Processen att installera, konfigurera och använda resultatet av att "studera hårdvaran" är mycket lägre, och sedan lite teori om DHCP-protokollet. För mig själv. Och för historien 😉

Lite teori

Vad är DHCP

Detta är ett nätverksprotokoll som gör att en enhet kan ta reda på sin IP-adress (och andra parametrar som gateway, DNS, etc.) från en DHCP-server. Paket utbyts med UDP-protokollet. Den allmänna principen för enhetens drift när du begär nätverksparametrar är som följer:

Enheten (klienten) skickar en UDP-sändningsbegäran (DHCPDISCOVER) i hela nätverket med begäran "ja, någon ger mig en IP-adress." Dessutom sker vanligtvis (men inte alltid) begäran från port 68 (källa), och destinationen är port 67 (destination). Vissa enheter skickar även paket från port 67. MAC-adressen för klientenheten ingår i DHCPDISCOVER-paketet.
Alla DHCP-servrar som finns på nätverket (och det kan finnas flera av dem) bildar ett DHCPOFFER-erbjudande med nätverksinställningar för enheten som skickade DHCPDISCOVER, och sänder även det över nätverket. Identifiering av vem detta paket är avsett för baseras på MAC-adressen för klienten som angavs tidigare i DHCPDISCOVER-begäran.
Klienten accepterar paket med förslag på nätverksinställningar, väljer den mest attraktiva (kriterierna kan vara olika, till exempel tidpunkten för paketleverans, antalet mellanvägar) och gör en "officiell begäran" DHCPREQUEST med nätverksinställningarna från DHCP-servern den gillar. I det här fallet går paketet till en specifik DHCP-server.
Servern som tog emot DHCPREQUEST skickar ett paket i DHCPACK-format, där den återigen listar nätverksinställningarna avsedda för denna klient

Dessutom finns det DHCPINFORM-paket som kommer från klienten, och syftet med dessa är att informera DHCP-servern om att "klienten är vid liv" och använder de utfärdade nätverksinställningarna. I den här serverns implementering ignoreras dessa paket.

Paketformat

I allmänhet ser en Ethernet-paketram ut ungefär så här:

I vårt fall kommer vi endast att överväga data direkt från innehållet i UDP-paketet, utan OSI-lagerprotokollhuvuden, nämligen DHCP-strukturen:

DHCPUPPTÄCK

Så processen att erhålla en IP-adress för en enhet börjar med att DHCP-klienten skickar en sändningsförfrågan från port 68 till 255.255.255.255:67. I detta paket inkluderar klienten sin MAC-adress, samt vad den exakt vill ta emot från DHCP-servern. Paketstrukturen beskrivs i tabellen nedan.

DHCPDISCOVER Paketstrukturtabell

Position i förpackningen
Värdenamn
Exempel
idé
bitgrupp
klargörande

1
Startbegäran
1
Hex
1
Meddelandetyp. 1 - begäran från klient till server, 2 - svar från server till klient

2
Hårdvarutyp
1
Hex
1
Typ av hårdvaruadress, i detta protokoll 1 - MAC

3
Hårdvaruadressers längd
6
Hex
1
Enhetens MAC-adress längd

4
Humle
1
Hex
1
Antal mellanvägar

5
Transaktions ID
23:cf:de:1d
Hex
4
Unik transaktionsidentifierare. Genereras av klienten i början av en begäran

7
Andra förflutit
0
Hex
4
Tid i sekunder från början av processen att erhålla en adress

9
Boot flaggor
0
Hex
2
Vissa flaggor som kan ställas in för att indikera protokollparametrar

11
Klientens IP-adress
0.0.0.0
Linje
4
Klientens IP-adress (om någon)

15
Din klients IP-adress
0.0.0.0
Linje
4
IP-adress som erbjuds av servern (om tillgänglig)

19
Nästa server IP-adress
0.0.0.0
Linje
4
Serverns IP-adress (om känd)

23
Reläagentens IP-adress
172.16.114.41
Linje
4
IP-adress för reläagenten (till exempel en switch)

27
Klientens MAC-adress
14:d6:4d:a7:c9:55
Hex
6
MAC-adress för paketavsändaren (klienten)

31
Adressutfyllnad för klienthårdvara

Hex
10
Reserverat säte. Vanligtvis fylld med nollor

41
Serverns värdnamn

Linje
64
DHCP-servernamn. Överförs vanligtvis inte

105
Startfilens namn

Linje
128
Filnamn på servern som används av disklösa stationer vid uppstart

235
Magisk kaka
63: 82: 53: 63
Hex
4
"Magiskt" nummer, enligt vilket, inkl. du kan fastställa att detta paket tillhör DHCP-protokollet

DHCP-alternativ. Kan gå i vilken ordning som helst

236
Alternativnummer
53
december
1
Alternativ 53, som specificerar DHCP-pakettypen

1 - DHCPUPPTÄCK
3 - DHCPREQUEST
2 - DHCPERBJUDANDE
5 - DHCPACK
8 - DHCPINFORM

Alternativ längd
1
december
1

Optionsvärde
1
december
1

Alternativnummer
50
december
1
Vilken IP-adress vill klienten få?

Alternativ längd
4
december
1

Optionsvärde
172.16.134.61
Linje
4

Alternativnummer
55

1
Nätverksparametrar som begärs av klienten. Sammansättningen kan variera

01 — Nätverksmask
03 - Gateway
06 - DNS
oc — Värdnamn
0f - nätverksdomännamn
1c - adress för sändningsbegäran (sändning)
42 - TFTP-servernamn
79 - Klasslös statisk väg

Alternativ längd
8

1

Optionsvärde
01:03:06:0c:0f:1c:42:79

8

Alternativnummer
82
december

Alternativ 82, som sänder MAC-adressen för repeaterenheten och några ytterligare värden.

Oftast är detta porten för switchen som slut-DHCP-klienten körs på. Det här alternativet innehåller ytterligare parametrar. Den första byten är numret på "underalternativet", den andra är dess längd, sedan dess värde.

I det här fallet, i alternativ 82, är underalternativen kapslade:
Agentkrets-ID = 00:04:00:01:00:04, där de två sista byten är DHCP-klientporten från vilken begäran kom

Agent Remote ID = 00:06:c8:be:19:93:11:48 - MAC-adress för DHCP-repeaterenheten

Alternativ längd
18
december

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

Slutet på paketet
255
december
1
255 symboliserar slutet på paketet

DHCPERBJUDANDE

Så snart servern tar emot DHCPDISCOVER-paketet och om den ser att den kan erbjuda klienten något från den begärda, genererar den ett svar för det - DHCPDISCOVER. Svaret skickas till hamnen "där det kom ifrån", via sändning, eftersom för närvarande har klienten ännu ingen IP-adress, därför kan den bara acceptera paketet om det skickas via broadcast. Klienten känner igen att detta är ett paket för honom genom sin MAC-adress inuti paketet, såväl som transaktionsnumret som han genererar när det första paketet skapas.

DHCPOFFER Paketstrukturtabell

Position i förpackningen
Värdenamn (vanligt)
Exempel
idé
bitgrupp
klargörande

1
Startbegäran
1
Hex
1
Meddelandetyp. 1 - begäran från klient till server, 2 - svar från server till klient

2
Hårdvarutyp
1
Hex
1
Typ av hårdvaruadress, i detta protokoll 1 - MAC

3
Hårdvaruadressers längd
6
Hex
1
Enhetens MAC-adress längd

4
Humle
1
Hex
1
Antal mellanvägar

5
Transaktions ID
23:cf:de:1d
Hex
4
Unik transaktionsidentifierare. Genereras av klienten i början av en begäran

7
Andra förflutit
0
Hex
4
Tid i sekunder från början av processen att erhålla en adress

9
Boot flaggor
0
Hex
2
Vissa flaggor som kan ställas in för att indikera protokollparametrar. I det här fallet betyder 0 typen Unicast-begäran

11
Klientens IP-adress
0.0.0.0
Linje
4
Klientens IP-adress (om någon)

15
Din klients IP-adress
172.16.134.61
Linje
4
IP-adress som erbjuds av servern (om tillgänglig)

19
Nästa server IP-adress
0.0.0.0
Linje
4
Serverns IP-adress (om känd)

23
Reläagentens IP-adress
172.16.114.41
Linje
4
IP-adress för reläagenten (till exempel en switch)

27
Klientens MAC-adress
14:d6:4d:a7:c9:55
Hex
6
MAC-adress för paketavsändaren (klienten)

31
Adressutfyllnad för klienthårdvara

Hex
10
Reserverat säte. Vanligtvis fylld med nollor

41
Serverns värdnamn

Linje
64
DHCP-servernamn. Överförs vanligtvis inte

105
Startfilens namn

Linje
128
Filnamn på servern som används av disklösa stationer vid uppstart

235
Magisk kaka
63: 82: 53: 63
Hex
4
"Magiskt" nummer, enligt vilket, inkl. du kan fastställa att detta paket tillhör DHCP-protokollet

DHCP-alternativ. Kan gå i vilken ordning som helst

236
Alternativnummer
53
december
1
Alternativ 53, som definierar pakettypen DHCP 2 - DHCPOFFER

Alternativ längd
1
december
1

Optionsvärde
2
december
1

Alternativnummer
1
december
1
Möjlighet att erbjuda DHCP-klienten en nätverksmask

Alternativ längd
4
december
1

Optionsvärde
255.255.224.0
Linje
4

Alternativnummer
3
december
1
Möjlighet att erbjuda DHCP-klienten en standardgateway

Alternativ längd
4
december
1

Optionsvärde
172.16.12.1
Linje
4

Alternativnummer
6
december
1
Möjlighet att erbjuda DHCP till DNS-klient

Alternativ längd
4
december
1

Optionsvärde
8.8.8.8
Linje
4

Alternativnummer
51
december
1
Livslängden för de utfärdade nätverksparametrarna i sekunder, varefter DHCP-klienten måste begära dem igen

Alternativ längd
4
december
1

Optionsvärde
86400
december
4

Alternativnummer
82
december
1
Alternativ 82, upprepar det som kom i DHCPDISCOVER

Alternativ längd
18
december
1

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

Slutet på paketet
255
december
1
255 symboliserar slutet på paketet

DHC -FÖRFRÅGA

Efter att klienten tagit emot DHCPOFFER, bildar han ett paket som begär nätverksparametrar inte till alla DHCP-servrar i nätverket, utan bara till en specifik, vars DHCPOFFER-erbjudande han "gillade" mest. "Gilla"-kriterierna kan vara olika och beror på klientens DHCP-implementering. Mottagaren av begäran anges med MAC-adressen för DHCP-servern. Dessutom kan ett DHCPREQUEST-paket skickas av klienten utan att först generera DHCPDISCOVER, om serverns IP-adress redan har erhållits tidigare.

DHCPREQUEST Paketstrukturtabell

Position i förpackningen
Värdenamn (vanligt)
Exempel
idé
bitgrupp
klargörande

1
Startbegäran
1
Hex
1
Meddelandetyp. 1 - begäran från klient till server, 2 - svar från server till klient

2
Hårdvarutyp
1
Hex
1
Typ av hårdvaruadress, i detta protokoll 1 - MAC

3
Hårdvaruadressers längd
6
Hex
1
Enhetens MAC-adress längd

4
Humle
1
Hex
1
Antal mellanvägar

5
Transaktions ID
23:cf:de:1d
Hex
4
Unik transaktionsidentifierare. Genereras av klienten i början av en begäran

7
Andra förflutit
0
Hex
4
Tid i sekunder från början av processen att erhålla en adress

9
Boot flaggor
8000
Hex
2
Vissa flaggor som kan ställas in för att indikera protokollparametrar. I det här fallet är "sändning" inställd