協議分析 － DHCP協議解碼詳解

DHCP協議簡介

DHCP，全稱是 Dynamic Host Configuration Protocol﹐中文名為動態主機設定通訊協定，它的前身是 BOOTP，它工作在OSI的應用程式層，是一種協助電腦從指定的DHCP伺服器擷取它們的配置資訊的自舉協議。
DHCP使用用戶端/伺服器模式，請求配置資訊的電腦叫做DHCP用戶端，而提供資訊的叫做DHCP的伺服器。DHCP為用戶端分配地址的方法有三種：手工配置、自動設定、動態配置。
DHCP最重要的功能就是動態分配。除了IP地址，DHCP分組還為用戶端提供其他的配置資訊，比如子網路遮罩。這使得用戶端無需使用者動手就能自動設定串連網路。

DHCP的工作流程

發現階段，即DHCP客戶機尋找DHCP伺服器的階段。DHCP客戶機以廣播方式（因為DHCP伺服器的IP地址對於客戶機來說是未知的）發送 DHCP discover發現資訊來尋找DHCP伺服器，即向地址255.255.255.255發送特定的廣播資訊。網路上每一台安裝了TCP/IP 協議的主機都會接收到這種廣播資訊，但只有DHCP伺服器才會做出響應。
提供階段，即DHCP伺服器提供IP地址的階段。在網路中接收到DHCP discover發現資訊的DHCP伺服器都會做出響應，它從尚未出租的IP地址中挑選一個分配給DHCP客戶機，向DHCP客戶機發送一個包含出租的IP地址和其他設定的DHCP offer提供資訊。
選擇階段，即DHCP客戶機選擇某台DHCP伺服器提供的IP地址的階段。如果有多台DHCP伺服器向DHCP客戶機發來的DHCP offer提供資訊，則 DHCP客戶機只接受第一個收到的DHCP offer提供資訊，然後它就以廣播方式回答一個DHCP request請求資訊，該資訊中包含向它所選定的DHCP伺服器請求IP地址的內容。之所以要以廣播方式回答，是為了通知所有的DHCP伺服器，他將選擇某台DHCP伺服器所提供的IP地址。
確認階段，即DHCP伺服器確認所提供的IP地址的階段。當DHCP伺服器收到DHCP客戶機回答的DHCP request請求資訊之後，它便向DHCP客戶機發送一個包含它所提供的IP地址和其他設定的DHCP ACK確認資訊，告訴DHCP客戶機可以使用它所提供的IP地址。然後DHCP客戶機便將其 TCP/IP協議與網卡綁定，另外，除DHCP客戶機選中的伺服器外，其他的DHCP伺服器都將收回曾提供的IP地址。
重新登入，以後DHCP客戶機每次重新登入網路時，就不需要再發送DHCP discover發現資訊了，而是直接發送包含前一次所分配的IP地址的 DHCP request請求資訊。當DHCP伺服器收到這一資訊後，它會嘗試讓DHCP客戶機繼續使用原來的IP地址，並回答一個DHCP ACK確認資訊。如果此IP地址已無法再分配給原來的DHCP客戶機使用時（比如此IP地址已指派給其它DHCP客戶機使用），則DHCP伺服器給DHCP客戶機回答一個DHCP NACK否認資訊。當原來的DHCP客戶機收到此DHCP NACK否認資訊後，它就必須重新發送DHCP discover發現資訊來請求新的IP地址。
更新租約，DHCP伺服器向DHCP客戶機出租的IP地址一般都有一個租借期限，期滿後DHCP伺服器便會收回出租的IP地址。如果DHCP客戶機要延長其IP租約，則必須更新其IP租約。DHCP客戶機啟動時和 IP租約期限過一半時，DHCP客戶機都會自動向DHCP伺服器發送更新其IP租約的資訊。

DHCP的報文格式

我們來介紹一下DHCP的報文格式，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）

（圖1 DHCP的 報文格式）

1. OP：若是client送給server的封包，設為1，反向為2；
2. Htype：硬體類別，ethernet為1；
3. Hlen：硬體長度，ethernet為6；
4. Hops：若資料包需經過router傳送，每站加1，若在同一網內，為0；
5. Transaction ID：事務ID，是個隨機數，用於客戶和伺服器之間匹配請求和相應訊息；
6. Seconds：由使用者指定的時間，指開始地址擷取和更新進行後的時間；
7. Flags：從0-15bits，最左一bit為1時表示server將以廣播方式傳送封包給 client，其餘尚未使用；
8. Ciaddr：使用者IP地址；
9. Yiaddr：客戶IP地址；
10. Siaddr：用於bootstrap過程中的IP地址；
11. Giaddr：轉送 Proxy（網關）IP地址；
12. Chaddr：client的硬體地址；
13. Sname：可選server的名稱，以0x00結尾；
14. File：開機檔案名；
15. Options：，廠商標識，可選的參數欄位

解碼資訊

通過DHCP的 工作流程，我們知道從DHCP伺服器擷取配置資訊的4個階段中，DHCP用戶端會出現有4種報文（DHCPDISCOVERY，DHCPOFFER，DHCPREQUEST，DHCPACK）。我們分別來看看4報文的解碼內容：

發現階段

使用網路分析系統捕獲DHCP DISCOVERY 資料包，2，


（圖2 DHCP DISCOVERY資料包解碼）
由圖2可以看到DHCP DISCOVERY包的解碼資訊，由於DHCP是BOOTP的以個擴充，，DHCP相容BOOTP，我們可以看到BOOTP和DHCP的解碼。

提供階段

使用網路分析系統捕獲DHCP OFFER資料包，3，


（圖3 DHCP OFFER資料包解碼）

選擇階段

使用網路分析系統捕獲DHCP REQUEST資料包，4,


(圖4 DHCP REQUEST資料包解碼)

確認階段

使用網路分析系統捕獲DHCP ACK資料包，5,


(圖5 DHCP ACK資料包解碼)

以上為DHCP工作的4種資料包，每種資料包都是有區別的。