Лялин Александр /70201 Lab2c

[Alexandro9911]

Лабораторная №2с DHCP клиент.

Задание

Реaлизовать DHCP клиент.

Описание

DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol или он же протокол динамической настройки узла.
Это сетевой протокол, позволяющий сетевым устройствам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. Данный протокол работает по модели «клиент-сервер». Для автоматической конфигурации компьютер-клиент на этапе конфигурации сетевого устройства обращается к так называемому серверу DHCP и получает от него нужные параметры.

Помимо IP-адреса, DHCP также может сообщать клиенту дополнительные параметры, необходимые для нормальной работы в сети. Эти параметры называются опциями DHCP.
Некоторыми из наиболее часто используемых опций являются:

• IP-адрес маршрутизатора по умолчанию
• маска подсети;
• адреса серверов DNS;
• имя домена DNS.

Рассмотрим процесс получения ip адреса. Процесс состоит из четырёх этапов. Эти этапы часто сокращаются как DORA (Discovery, Offer, Request, и Acknowledgement)

Форматы пакетов DHCP:

1. DISCOVERY

В начале клиент выполняет широковещательный запрос по всей физической сети с целью обнаружить доступные DHCP-серверы. Он отправляет сообщение типа DHCPDISCOVER, при этом в качестве IP-адреса источника указывается 0.0.0.0 (если компьютер ещё не имеет собственного IP-адреса), а в качестве адреса назначения —широковещательный адрес 255.255.255.255.

Клиент заполняет несколько полей сообщения начальными значениями:

В поле xid помещается уникальный идентификатор транзакции, который позволяет отличать данный процесс получения IP-адреса от других, протекающих в то же время.
В поле chaddr помещается аппаратный адрес (MAC-адрес) клиента.

2. OFFER

Получив сообщение от клиента, сервер определяет требуемую конфигурацию клиента в соответствии с указанными сетевым администратором настройками. Сервер отправляет ему ответ (DHCPOFFER), в котором предлагает конфигурацию. Предлагаемый клиенту IP-адрес указывается в поле yiaddr. Прочие параметры (такие, как адреса маршрутизаторов и DNS-серверов) указываются в виде опций в соответствующем поле.

Это сообщение DHCP-сервер отправляет хосту, пославшему DHCPDISCOVER, на его MAC, при определенных обстоятельствах сообщение может распространяться как широковещательная рассылка. Клиент может получить несколько различных предложений DHCP от разных серверов; из них он должен выбрать то, которое его «устраивает».

3. REQUEST

Выбрав одну из конфигураций, предложенных DHCP-серверами, клиент отправляет запрос DHCP (DHCPREQUEST) в бродкаст. При этом к опциям, указанным клиентом в сообщении DHCPDISCOVER, добавляется специальная опция — идентификатор сервера — указывающая адрес DHCP-сервера, выбранного клиентом.

4. ACK
   Наконец, сервер подтверждает запрос и направляет это подтверждение (DHCPACK) клиенту

Решение

Для реализации клиента DHCP достаточно реализовать механизм составления пакетов DISCOVER и REQUEST т.к только эти пакеты отправляет клиент, так же нужно реализовать механизм парсинга результата, который приходит от сервера.

Создание DISCOVER пакета:

реализуется в классе Client методом def build_discover_pack().
В этом методе формируется большой массив байтов, который как раз и является пакетом.
Мы по очереди к массиву прибавляем каждое поле, пакета DISCOVER (см. рисунок выше первую таблицу.) заполненное нужными данными.
Тип пакета ставится 1 - DISCOVER
поле yiaddr заполняется нулями.
Заполненный пакет, который отправлен был в ходе программы:

Видно что этот пакет широковещательный в пределах домашней сети, о чем свидетельствует 255 в последнем сегменте адреса достижения пакета.
Заполняются поля идентификатора пакета, он должен быть уникальным.
Так же указывается мак адрес.

Создание REQUEST пакета:
реализуется в классе Client методом def build_request_pack(). В этом методе формируется большой массив байтов, который как раз и является пакетом.
Мы по очереди к массиву прибавляем каждое поле, пакета REQUEST (см. рисунок выше третью таблицу.) заполненное нужными данными.

Видно что заполнено поле, которое содержит в себе выбранный ip адрес(предложение) а так же указан адрес узла, чье предложение было принято.
А так же установлен тип 3 - Request

Поскольку нас в большей части интересуют опции, нам достаточно считать опции и еще некоторую информацию.
Пакеты, которые присылает сервер парсятся в методах класса Client:
set_data() - одновременно читает с помощью другого метода данные опции, а потом устанавливает нужную конфигурацию пакета и собирает пакет.

Пример и инструкция по использованию

Поскольку в опыте используется домашняя сеть, и домашний роутер, в коде задается нужный широковещательный адрес для домашней сети.
запускается это дело просто:
....путь\dhcp.py через командную строку.

Результат:

Был отправлен широковещательный запрос, и домашний роутер ответил на него. В итоге выполнился цикл DORA.
Так же его можно отследить в wireshark: