【车载以太网】【DHCP】DHCP解读

DHCP，DNS和HTTP是3种常见的高层协议。

一，动态主机配置协议DHCP

1,DHCP简介

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol),动态主机配置协议，是一个应用层协议。当我们将客户主机ip地址设置为动态获取方式时，DHCP服务器就会根据DHCP协议给客户端分配IP，使得客户机能够利用这个IP上网。

DHCP的前身是BOOTP协议（Bootstrap Protocol）,BOOTP被创建出来为连接到网络中的设备自动分配地址，后来被DHCP取代了，DHCP比BOOTP更加复杂，功能更强大。后面可以看到，在用Wireshark过滤显示DHCP包，需要输入过滤条件BOOTP，而不是DHCP,但或许是因为我使用的Wireshark版本是比较旧的1.12.9,没有在新版本中尝试过，也许可以输入DHCP让其只显示DHCP包。

2，DHCP的实现

 
DHCP的实现分为4步，分别是： 
第一步：Client端在局域网内发起一个DHCP　Discover包，目的是想发现能够给它提供IP的DHCP Server。 
第二步：可用的DHCP Server接收到Discover包之后，通过发送DHCP Offer包给予Client端应答，意在告诉Client端它可以提供IP地址。 
第三步：Client端接收到Offer包之后，发送DHCP Request包请求分配IP。 
第四步：DHCP Server发送ACK数据包，确认信息。

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二，利用Wireshark抓取DHCP包

1,分析

要想抓取到DHCP包，先要保证有可用的DHCP服务器，然后将主机IP地址获取方式设置为自动获取。如果主机在抓包之前已经联网，需要先断开主机的网络连接，然后再连接网络。在cmd下使用命令ipconfig来完成网络断开与连接的过程：

 ipconfig /release 断开主机当前的网络连接 
 ipconfig /renew   请求连接网络

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在cmd中可以使用ipconfig /?查看各参数的含义： 
 
(1)ipconfig /release 
断开当前的网络连接，主机IP变为0.0.0.0，主机与网络断开，不能访问网络。 
(2)ipconfig /renew 
更新适配器信息，请求连接网络，这条命令结束之后，主机会获得一个可用的IP，再次接入网络。

2,开始抓包

实验环境：Win10,Wireshark1.12.9，有线连接 
(1)在Wireshark中点击start开始抓包，在过滤栏输入bootp，使其只显示DHCP数据包。 
(2)在cmd中输入ipconfig /release 断开网络连接。 
 
可以看到此时所有的网卡都已经断开。以太网处于断开状态。

Wireshark中截获到一个DHCP Release数据包。

(3)在cmd中输入ipconfig /renew 请求网络连接。 

此时，可以看到在Wireshark中新增了4个DHCP数据包： 
数据包1：DHCP Discover 
数据包2：DHCP Offer 
数据包3：DHCP Request 
数据包4：DHCP ACK

 
等待这条命令执行完毕之后，在cmd中可以看到主机被分配了IP，主机成功连入网络中。

(4)为了后续分析使用，我们再执行一次ipconfig /renew： 

可以看到Wireshark中新增了3个数据包：DHCP ACK；DHCP Request;DHCP ACk。 
如果再次使用ipconfig /renew,每执行一次会新增2个数据包：DHCP Request;DHCP ACk。

三，DHCP包分析

下面着重来分析当执行，ipconfig /renew这条命令产生的4个DHCP数据包，这4个数据包代表了客户机和DHCP服务器的交互过程，也是IP动态分配的过程。 
 
1，DHCP Discover数据包 
(1)Client端使用IP地址0.0.0.0发送了一个广播包，可以看到此时的目的IP为255.255.255.255。Client想通过这个数据包发现可以给它提供服务的DHCP服务器。

(2)从下图可以看出，DHCP属于应用层协议，它在传输层使用UDP协议，目的端口是67。 

2，DHCP Offer包 
当DHCP服务器收到一条DHCP Discover数据包时，用一个DHCP Offerr包给予客户端响应。 
 
(1)DHCP服务器仍然使用广播地址作为目的地址，因为此时请求分配IP的Client并没有自己ip,而可能有多个Client在使用0.0.0.0这个IP作为源IP向DHCP服务器发出IP分配请求，DHCP也不能使用0.0.0.0这个IP作为目的IP地址，于是依然采用广播的方式，告诉正在请求的Client们，这是一台可以使用的DHCP服务器。

(2)DHCP服务器提供了一个可用的IP,在数据包的Your (client) IP Address字段可以看到DHCP服务器提供的可用IP。

(3)除此之外，如图中红色矩形框的内容所示，服务器还发送了子网掩码，路由器，DNS，域名，IP地址租用期等信息。

3，DHCP Request包 
当Client收到了DHCP Offer包以后（如果有多个可用的DHCP服务器，那么可能会收到多个DHCP Offer包），确认有可以和它交互的DHCP服务器存在，于是Client发送Request数据包，请求分配IP。
此时的源IP和目的IP依然是0.0.0.0和255.255.255.255。

4，DHCP ACK包 
服务器用DHCP ACK包对DHCP请求进行响应。 
 
在数据包中包含以下信息，表示将这些资源信息分配给Client. 
Your(client) IP address:分配给Client的可用IP。 
后面有许多项option信息，前两项是DHCP服务器发送的消息类型（ACK）和服务器的身份标识，后面几项是： 
Subnet Mask:Client端分配到的IP的子网掩码； 
Router:路由器 
Domain Name Server:DNS,域名服务器 
Domain Name:域名 
IP Address Lease Time:IP租用期。

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四，DHCP starvation attack

1，DHCP starvation attack，DHCP饥饿攻击 
其实各种各样的攻击技术总是会让人觉得兴奋。抛却道德不谈，必须承认的是，制造这些攻击的人都是高智商。

有许多中攻击DHCP的技术，这里介绍其中一种，有点类似于SYN 洪范攻击。 
DHCP starvation attack，中文即DHCP饥饿攻击，可以顾名思义一下，饥饿攻击，就是大量地进食，把可以吃的食物全部吃完，然后让其他人没得吃，最后给其他人提供一些毒药，把人家毒死，姑且可以这样浅显地认为。

下面来说这种攻击是如何实现的。一些不法分子，伪造合法的MAC地址，不断地向DHCP服务器发出DHCP Request包，最后耗尽服务器的可用IP,于是原有的这台DHCP服务器便不能够给客户端分配IP了，此时不法分子再伪造一台DHCP服务器，给客户端分配IP,将客户端的默认网关和DNS都设置成自己的机器，于是便可以对客户端进行中间人攻击。

2，一些关于DHCP安全性的研究 
网络到处都有安全漏洞啊，上网需谨慎。现在有很多关于DHCP安全的研究，一些论文提出了诸如四元组安全认证的办法，还有一些论文提出了安全DHCP协议。

例如这篇论文《A Secure DHCP Protocol to Mitigate LAN Attacks》，这算是一篇比较新的论文了，16年发表的，作者提出了2种技术，一种是认证和秘钥管理技术，另一种是消息认证技术（利用数字信号认证Server和Client端的交互信息），可以减轻LAN Attack。