DHCP协议分析

时间：2024-03-19 20:31:30

一、作用

dhcp（Dynamic Host Configuration Protocol）用于主机自动获取ip地址、网关以及dns等配置。其基于C/S的架构，服务器默认监听UDP67端口，客户端默认监听UDP68端口。

二、操作过程

主机向dhcp服务器请求获取配置有4个步骤：
①主机发出一个dhcp discover广播报文，请求获取配置信息
②服务器收到请求后回复dhcp offer报文，包含相关配置信息
③主机发送dhcp request报文，向服务器确认自己将要使用分配的ip地址
④服务器回复ack，客户端确认使用该地址，整个过程结束

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以此拓扑为例，Host1和DHCP Server（R2）不在同一个网段，所以需要在R1的e0/0接口上配置dhcp中继，现主机请求通过dhcp获取ip地址等信息
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  • DHCP Discover
    Discover报文源ip为0.0.0.0，源mac为Host1的mac地址，因为此时主机没有ip地址，目的ip为255.255.255.255广播地址，目的mac为全f的二层广播地址，同一个局域网内的dhcp服务器均能接收到该主机的dhcp请求。R1的e0/0接口配置了dhcp中继，并且能够到达R2（不同网段的DHCP服务器），所以R1就是一台192.168.1.0网段里的dhcp服务器，他转发各种dhcp报文到R2，图2和图3中dhcp消息内，除了Hops（表明经过了多少跳到达dhcp服务器）和Relay agent IP address（dhcp中继的ip地址）不一样外，其他均一致，如图4和图5所示：
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    注意：dhcp中继（R1）和dhcp服务器（R2）都是使用67端口进行通信

该报文中各个选项字段说明了DHCP消息类型，客户端标识，主机名，请求列表等信息
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  • DHCP Offer
    服务器接收到Discover报文之后，如果本地地址池能够提供ip，则回复Offer报文。源IP/MAC为dhcp服务器ip/mac，由于此时主机还没有ip，目的IP/MAC为广播。
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    其中，your IP address就是服务器分配给主机的ip地址，其他相关的配置在Option字段中给出。

  • DHCP Request
    主机接收到DHCP Offer消息后，确定自己要使用这些配置，就会发送Request报文。由于局域网中可能不止存在一台dhcp服务器，当主机发送discover报文之后，可能会收到多个Offer报文，一般主机会选择最先接收到的那个，在这个时候，主机不会马上使用这些配置，故源IP为0.0.0.0，目的IP/MAC为广播，个人认为这个Offer消息有两个作用，其一是用来告诉同网段内的所有dhcp服务器自己要选择哪个dhcp服务器，其二是告诉提供给自己所使用的Offer报文的那个服务器，我已经收到你的Offer消息，并确认要使用这个地址，你可以把这个ip从地址池中删除了。假如服务器是只发出Offer消息就认为所提供的ip会被使用，那我们发送几百个Discover之后ip地址池可能就被耗尽了
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  • DHCP ACK
    服务器收到Request之后，检查地址池，确认该地址可用后回复ACK报文。主机接收到该报文之后，才真正的使用服务器提供的地址。所以ACK报文的目的IP/MAC都是广播
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至此，Host1获取到了DHCP服务器（R2）所提供的IP地址192.168.1.1，配置好IP地址之后，会针对该地址发送免费ARP，以确认该网段中没有其他地址冲突，由于本例中dhcp服务器上没有将192.168.1.1地址给排除，导致主机获取到了该地址，与R1的e0/0口地址冲突，这时候Host1发送一个DHCP Decline报文，并开始新的一轮dhcp地址请求过程，最后请求到192.168.1.2
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总结一下本例中遇到的DHCP报文类型并补充一些没有涉及到的类型：

Type 作用
Discover 客户端发起DHCP请求获取IP地址等配置信息
Offer dhcp服务器提供相关配置信息给客户端
Request 客户端确认要使用第一个Offer提供的IP地址，发送Request广播消息。此外，客户端下次开机的时候只需要发送Request消息而无需再发Discover消息重新请求一遍
ACK 服务器接收到Request后确认IP地址可以使用，回复ACK
NACK 服务器接收到Request后发现由于某些原因IP地址无法使用，回复NACK
Release 用户不需要分配的IP地址时，向服务器发送Release消息释放该被绑定的租约
Decline 客户端收到ACK后，发现该IP地址与同网段内其他主机的地址发生冲突，回复Decline，并重新发生Discover再次请求
Inform 客户端需要从服务器获取更详细的信息时发送Inform报文，服务器回复ACK

三、其他

  • DHCP饥饿攻击与防护
    顾名思义，这种攻击手段通过伪造大量的mac地址在短时间内发送大量dhcp请求，把dhcp服务器的地址池资源耗尽，之后可以在网络中放置一台非法dhcp服务器，从而给其他主机下发攻击者自定义的配置信息。可以通过交换机上配置端口安全，限制mac地址数量以及DHCP snooping技术（限制交换机端口接收offer报文）来防止此类攻击

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