Shelepov Vladislav. \203 lab2s

[sh3lep]

lab2s (DHCP сервер)

Взаимодействие через udp протокол было реализовано на языке Python.
DHCP - 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. Сетевой администратор может задать диапазон адресов, распределяемых сервером среди компьютеров. Это позволяет избежать ручной настройки компьютеров сети и уменьшает количество ошибок. Протокол DHCP используется в большинстве сетей TCP/IP.

Формат DHCP пакета

Поля пакета:

opcode - указывает нам на тип DHCP-сообщения. Если в этом поле вы видите значение 0×01, то это говорит нам о том, что сообщение является запросом от клиента к серверу. Такое сообщение еще иногда называется BOOTREQUEST. Если же в поле opCode записано значение 0×02, то это означает, что оно являет ответом DHCP-сервера
Hardware Type - Тип адреса на канальном уровне
Hardware Length (hlen) - Длина аппаратного адреса в байтах. Для протокола Ethernet и, соответственно, мак-адресов, указывается значение 0×06
Hops - Количество промежуточных маршрутизаторов, которые находятся на пути между клиентом и сервером
Transaction ID - Когда клиент начинает процесс получения IP-адреса, он генерирует значение для этого поля, чтобы сервер не перепутал конкретный процесс этого клиента с другим процессом
Seconds Elapsed - Время в секундах с момента начала процесса получения IP-адреса, это время обычно никого не интересует и обычно в нем стоят нули: 0×0000.
Flags - Поле для флагов или специальных параметров протокола DHCP
Client IP Address - Поле, в котором указывается IP-адрес клиента. Клиент заполняет его только в том случае, если у него уже есть IP-адрес и он может ответить на ARP-запрос. Такая ситуация возможно в том случае, если клиент хочет продлить время аренды IP-адреса
Your ID Address - В это поле DHCP-сервер вписывает IP-адрес, который хочет предложить клиенту
Server IP Address - IP-адрес сервера. Сервер указывает свой IP-адрес, когда делает DHCPOFFER
Gateway IP Address - Если используется схема с DHCP Relay Agent, то в этом поле передается его IP-адрес
Client Hardware Address - Если на канальном уровне используется протокол Ethernet, то в это поле записывается MAC-адрес клиента
Server Host Name - Если у сервера есть доменное имя/имя хоста, то он может сообщить его в этом поле, поле не является обязательным
Boot File - Это поле также не является обязательным и служит указателем для бездисковых рабочих станций о том, как называется файл на сервере, которые следует использовать для загрузки
Options - Поле опций, в котором передается львиная доля полезной информации для динамической конфигурации хоста
Поле опция выглядит как номер опции -> длина опции-> аргументы опции

Общий принцип работы DHCP:

1. Устройство (клиент) рассылает широковещательный UDP запрос (DHCPDISCOVER) по всей сети с запросом «ну кто-нибудь, дайте мне IP адрес». Причем обычно (но не всегда) запрос происходит с 68 порта (источник), а назначение — 67 порт (назначение). Некоторые устройства отправляют пакеты и с 67 порта. Внутри пакета DHCPDISCOVER включен MAC адрес устройства клиента.
2. Все сервера DHCP, находящиеся в сети (а их может быть несколько), формируют для устройства, отправившего DHCPDISCOVER, предложение DHCPOFFER с сетевыми настройками, и также широковещательно его отсылает его по сети. Идентификация кому предназначен этот пакет идет по MAC адресу клиента, предоставленного ранее в запросе DHCPDISCOVER.
3. Клиент принимает пакеты с предложениями сетевых настроек, выбирает наиболее привлекательный (критерии могут быть различными, например, в т.ч. и по времени доставки пакета, количестве промежуточных маршрутов), и делает у понравившегося сервера DHCP «официальный запрос» DHCPREQUEST с сетевыми настройками. В этом случае пакет идет уже к конкретному серверу DHCP.
4. Сервер, получивший DHCPREQUEST, отправляет пакет формата DHCPACK, в котором в очередной раз перечисляет сетевые настройки, предназначенные для данного клиента
   Реализация протокола.
   Так как в настоящем протоколов количество опций достаточно большое, то были реализованы только некоторые из них, которые позволяют корректно взаимодействовать с настоящими DHCP серверами и клиентами.
   Данный протокол работает на tcp сокетах.

Описание работы сервера

После старта сервер прослушивает 67 порт и ожидает посылок. После получения посылки сервер анализирует с помощью функций options_analyzer и options_handler, записывает данные клиента в определенную структуру, где ключом является мак адрес клиента и в зависимости от типа пришедшей посылки DHCPDISCOVER/DHCPREQUEST высылает определенный ответ.
В ответ на DHCPDISCOVER сервер генерирует пакет DHCPOFFER.В пакет записывается рандомный IP адрес в определенном промежутке, который есть возможность редактировать. Данный IP адрес записывается в список, чтобы при генерации следующего IP не сгенерировать такой же. Если клиент запрашивает subnetmask/router/DNS, то данные значения будут равны 255.255.255.0/192.168.0.1/8.8.8.8.
В ответ на DHCREQUEST сервер генерирует DHCPACK в котором в очередной раз перечисляет сетевые настройки, предназначенные для данного клиента

Инструкция по использованию

Тестирование клиента можно проводить без различных утилит так как если есть подключение к интернету, то в windows есть строенный DHCP сервер. Результат работы DHCP клиента:

Для проверки работы необходимо запустить в терминале

client.py

server.py

Для тестирования DHCP сервера использовался код клиента с github.