DHCP协议与抓包分析

目录

 

一、DHCP协议概述

二、dhcp数据帧格式

（1）DHCP discover阶段：

（2）DHCP offer阶段：

（3）DHCP request阶段：

（4）DHCP ack阶段：

四、总结：

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一、DHCP协议概述

DHCP协议采用UDP作为传输协议，主机发送请求消息到DHCP服务器的67号端口，DHCP服务器回应应答消息给主机的68号端口。详细的交互过程如下图。

1. DHCP Client以广播的方式发出DHCP Discover报文。

2. 所有的DHCP Server都能够接收到DHCP Client发送的DHCP Discover报文，所有的DHCP Server都会给出响应，向DHCP Client发送一个DHCP Offer报文。

   DHCP Offer报文中“Your(Client) IP Address”字段就是DHCP Server能够提供给DHCP Client使用的IP地址，且DHCP Server会将自己的IP地址放在“option”字段中以便DHCP Client区分不同的DHCP Server。DHCP Server在发出此报文后会存在一个已分配IP地址的纪录。

3. DHCP Client只能处理其中的一个DHCP Offer报文，一般的原则是DHCP Client处理最先收到的DHCP Offer报文。

   DHCP Client会发出一个广播的DHCP Request报文，在选项字段中会加入选中的DHCP Server的IP地址和需要的IP地址。

4. DHCP Server收到DHCP Request报文后，判断选项字段中的IP地址是否与自己的地址相同。如果不相同，DHCP Server不做任何处理只清除相应IP地址分配记录；如果相同，DHCP Server就会向DHCP Client响应一个DHCP ACK报文，并在选项字段中增加IP地址的使用租期信息。

5. DHCP Client接收到DHCP ACK报文后，检查DHCP Server分配的IP地址是否能够使用。如果可以使用，则DHCP Client成功获得IP地址并根据IP地址使用租期自动启动续延过程；如果DHCP Client发现分配的IP地址已经被使用，则DHCP Client向DHCPServer发出DHCP Decline报文，通知DHCP Server禁用这个IP地址，然后DHCP Client开始新的地址申请过程。

6. DHCP Client在成功获取IP地址后，随时可以通过发送DHCP Release报文释放自己的IP地址，DHCP Server收到DHCP Release报文后，会回收相应的IP地址并重新分配。

在使用租期超过50%时刻处，DHCP Client会以单播形式向DHCP Server发送DHCPRequest报文来续租IP地址。如果DHCP Client成功收到DHCP Server发送的DHCP ACK报文，则按相应时间延长IP地址租期；如果没有收到DHCP Server发送的DHCP ACK报文，则DHCP Client继续使用这个IP地址。

在使用租期超过87.5%时刻处，DHCP Client会以广播形式向DHCP Server发送DHCPRequest报文来续租IP地址。如果DHCP Client成功收到DHCP Server发送的DHCP ACK报文，则按相应时间延长IP地址租期；如果没有收到DHCP Server发送的DHCP ACK报文，则DHCP Client继续使用这个IP地址，直到IP地址使用租期到期时，DHCP Client才会向DHCP Server发送DHCP Release报文来释放这个IP地址，并开始新的IP地址申请过程。

需要说明的是：DHCP客户端可以接收到多个DHCP服务器的DHCP OFFER数据包，然后可能接受任何一个DHCP OFFER数据包，但客户端通常只接受收到的第一个DHCP OFFER数据包。另外，DHCP服务器DHCP OFFER中指定[1] 的地址不一定为最终分配的地址，通常情况下，DHCP服务器会保留该地址直到客户端发出正式请求。

正式请求DHCP服务器分配地址DHCP REQUEST采用广播包，是为了让其它所有发送DHCP OFFER数据包的DHCP服务器也能够接收到该数据包，然后释放已经OFFER（预分配）给客户端的IP地址。

如果发送给DHCP客户端的地址已经被其他DHCP客户端使用，客户端会向服务器发送DHCPDECLINE信息包拒绝接受已经分配的地址信息。

在协商过程中，如果DHCP客户端发送的REQUEST消息中的地址信息不正确，如客户端已经迁移到新的子网或者租约已经过期，DHCP服务器会发送DHCP NAK消息给DHCP客户 端，让客户端重新发起地址请求过程。

二、dhcp数据帧格式

             0                  8                   16                  24                31

OP（1）	HTYPE（1）	HLEN（1）	HOPS（跳数）（1）
事务ID（4）[Transaction  ID]
秒数（2）[Second]		标志（2）[Flag]
客户机IP地址（4）[Ciaddr]
你的IP地址（4）[Yiaddr]
服务器IP地址（4）[Siaddr]
中继代理IP地址（4）[Giaddr]
客户机硬件地址（16字节）[Chaddr]
服务器的主机名（64字节）[Sname]
启动文件名（128字节）[File]
选项（可变长）[Options]

OP：若是client送给server的封包，设置为1，反方向为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发送，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信息

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将以广播方式传递封包给client，其余尚未使用

Ciaddr：用户IP地址

Siaddr：用于bootsrtap过程中的IP地址（服务器的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

DHCP Options

Option id	Length(字节）	描述
1	4	Subnet Mask
3	n*4	Router(网关）
6	n*4	DNS Server
7	n*4	Log Server
26	2	Interface MTU
33	n*8	Static route
35	4	ARP cache timeout
42	n*4	NTP servers
51	4	IP address lease time
53	1	Message type 1-DHCPDISCOVER 2-DHCPOFFER 3-DHCPREQUEST 4-DHCPDECLINE 5-DHCPACK 6-DHCPNAK 7-DHCPRELEASE 8-DHCPINFORM
54	4	DHCP Server Identifier
60	n	华为自定义：可配置该终端设备在发起DHCP请求时，通过Option 60携带域信息。ME60收到DHCP报文时，可根据Option 60中携带的域信息来分配IP地址。
82	n	华为自定义：ME60作为DHCP Relay，在中继用户DHCP报文时，可在Option 82中填写用户的物理位置信息，通知DHCP服务器按物理位置信息对为用户分配IP地址。

三、dhcp数据抓包

（1）DHCP discover阶段：

（2）DHCP offer阶段：

（3）DHCP request阶段：

（4）DHCP ack阶段：

四、总结：

阶段	源MAC	目标MAC	源IP	目标IP
Discover	PC机的MAC	全FF	0.0.0.0	255.255.255.255
Offer	Dhcp服务器或者中继器路由的MAC	Dhcp客户机的MAC	Dhcp服务器或者中继路由器的IP地址	准备分配的IP地址
Request	PC机的MAC	全FF	0.0.0.0	255.255.255.255
Ack	Dhcp服务器或者中继器路由的MAC	Dhcp客户机的MAC	Dhcp服务器或者中继路由器的IP地址	准备分配的IP地址

DHCPTransaction  ID是由客户机产生一个随机数获得，不同MAC地址产生的Transaction ID不同，Transaction  ID是区分不同DHCP请求的标识。