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DHCP协议解码详解

一、DHCP协议简介

DHCP,全称是 Dynamic Host Configuration Protocol﹐中文名为动态主机配置协议,它的前身是 BOOTP,它工作在OSI的应用层,是一种帮助计算机从指定的DHCP服务器获取它们的配置信息的自举协议。

DHCP使用客户端/服务器模式,请求配置信息的计算机叫做DHCP客户端,而提供信息的叫做DHCP的服务器。DHCP为客户端分配地址的方法有三种:手工配置、自动配置、动态配置。

DHCP最重要的功能就是动态分配。除了IP地址,DHCP分组还为客户端提供其他的配置信息,比如子网掩码。这使得客户端无需用户动手就能自动配置连接网络。

1.  DHCP的工作流程

发现阶段,即DHCP客户机寻找DHCP服务器的阶段。DHCP客户机以广播方式(因为DHCP服务器的IP地址对于客户机来说是未知的)发送DHCP discover发现信息来寻找DHCP服务器,即向地址255.255.255.255发送特定的广播信息。网络上每一台安装了TCP/IP协议的主机都会接收到这种广播信息,但只有DHCP服务器才会做出响应。

提供阶段,即DHCP服务器提供IP地址的阶段。在网络中接收到DHCP discover发现信息的DHCP服务器都会做出响应,它从尚未出租的IP地址中挑选一个分配给DHCP客户机,向DHCP客户机发送一个包含出租的IP地址和其他设置的DHCP offer提供信息。

选择阶段,即DHCP客户机选择某台DHCP服务器提供的IP地址的阶段。如果有多台DHCP服务器向DHCP客户机发来的DHCP offer提供信息,则DHCP客户机只接受第一个收到的DHCP offer提供信息,然后它就以广播方式回答一个DHCP request请求信息,该信息中包含向它所选定的DHCP服务器请求IP地址的内容。之所以要以广播方式回答,是为了通知所有的DHCP服务器,他将选择某台DHCP服务器所提供的IP地址。

确认阶段,即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。当DHCP服务器收到DHCP客户机回答的DHCP request请求信息之后,它便向DHCP客户机发送一个包含它所提供的IP地址和其他设置的DHCP ACK确认信息,告诉DHCP客户机可以使用它所提供的IP地址。然后DHCP客户机便将其TCP/IP协议与网卡绑定,另外,除DHCP客户机选中的服务器外,其他的DHCP服务器都将收回曾提供的IP地址。

重新登录,以后DHCP客户机每次重新登录网络时,就不需要再发送DHCP discover发现信息了,而是直接发送包含前一次所分配的IP地址的DHCP request请求信息。当DHCP服务器收到这一信息后,它会尝试让DHCP客户机继续使用原来的IP地址,并回答一个DHCP ACK确认信息。如果此IP地址已无法再分配给原来的DHCP客户机使用时(比如此IP地址已分配给其它DHCP客户机使用),则DHCP服务器给DHCP客户机回答一个DHCP NACK否认信息。当原来的DHCP客户机收到此DHCP NACK否认信息后,它就必须重新发送DHCP discover发现信息来请求新的IP地址。

更新租约,DHCP服务器向DHCP客户机出租的IP地址一般都有一个租借期限,期满后DHCP服务器便会收回出租的IP地址。如果DHCP客户机要延长其IP租约,则必须更新其IP租约。DHCP客户机启动时和IP租约期限过一半时,DHCP客户机都会自动向DHCP服务器发送更新其IP租约的信息。

2.  DHCP的报文格式

我们来介绍一下DHCP的报文格式,如图1,

OP(1) Htype(1) Hlen(1) Hops(1)
Transaction  ID(4)
Seconds(2) Flags(2)
Ciaddr(4)
Yiaddr(4)
Siaddr(4)
Giaddr(4)
Chaddr(16)
Sname(64)
File(128)
Options(variable)

图1   DHCP的 报文格式

  • OP:若是client送给server的封包,设为1,反向为2;
  • Htype:硬件类别,ethernet为1;
  • Hlen:硬件长度,ethernet为6;
  • Hops:若数据包需经过router传送,每站加1,若在同一网内,为0;
  • Transaction ID:事务ID,是个随机数,用于客户和服务器之间匹配请求和相应消息;
  • Seconds:由用户指定的时间,指开始地址获取和更新进行后的时间;
  • Flags:从0-15bits,最左一bit为1时表示server将以广播方式传送封包给 client,其余尚未使用;
  • Ciaddr:用户IP地址;
  • Yiaddr:客户IP地址;
  • Siaddr:用于bootstrap过程中的IP地址;
  • Giaddr:转发代理(网关)IP地址;
  • Chaddr:client的硬件地址;
  • Sname:可选server的名称,以0x00结尾;
  • File:启动文件名;
  • Options:,厂商标识,可选的参数字段

二、解码信息

通过DHCP的 工作流程,我们知道从DHCP服务器获取配置信息的4个阶段中,DHCP客户端会出现有4种报文(DHCPDISCOVERY,DHCPOFFER,DHCPREQUEST,DHCPACK)。我们分别来看看4报文的解码内容:

1.  发现阶段

使用科来网络分析系统捕获DHCP DISCOVERY 数据包,如图2,

 

图2  DHCP DISCOVERY数据包解码

由图2可以看到DHCP DISCOVERY包的解码信息,由于DHCP是BOOTP的以个扩展,,DHCP兼容BOOTP,我们可以看到BOOTP和DHCP的解码。

2.  提供阶段

使用科来网络分析系统捕获DHCP OFFER数据包,如图3,

 

图3  DHCP OFFER数据包解码

3.  选择阶段

使用科来网络分析系统捕获DHCP REQUEST数据包,如图4,

 

图4  DHCP REQUEST数据包解码

4.  确认阶段

使用科来网络分析系统捕获DHCP ACK数据包,如图5,

 

图5  DHCP ACK数据包解码

以上为DHCP工作的4种数据包,每种数据包都是有区别的。

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