计算机网络-DHCP协议抓包分析笔记

前置问题:什么是(网络)协议?

网络协议为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。

而且:

一个网络协议至少包括三要素:

  语法:用来规定信息格式;数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。

  语义:用来说明通信双方应当怎么做;用于协调与差错处理的控制信息。

  时序:定义了何时进行通信,先讲什么,后讲什么,讲话的速度等。比如是采用同步传输还是异步传输。

简单的来说,就是说话交流的过程,两方要说话,相互听得懂,那么得满足:

①:说的同一个语言(语法)

②:说的话表达了明确的意思(语义)

③:话讲的有条理,能被理解(时序)

清楚了这一点,我们就可以开始分析协议了。

 

主机申请IP:DHCP动态主机配置协议

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①:客户端广播DHCP消息“Discover”

所有的服务器端都可以收到这个消息。

②:服务器提供租约“Offer”

所有的服务器端都会提供一个响应,Offer报文中“Your(Client) IP Address”字段就是服务器端能供使用的IP地址。

且服务器端会将自己的IP地址放在“option”字段中以便客户端区分不同的服务器端。

服务器端在发出此报文后会存在一个已分配IP地址的纪录。

③:客户端选择并请求租用“Request”

客户端只能处理其中的一个DHCP Offer报文,一般的原则是客户端处理最先收到的DHCP Offer报文,客户端会发出一个广播的DHCP Request报文,在选项字段中会加入选中的服务器端的IP地址和需要的IP地址

服务器端收到DHCP Request报文后,判断选项字段中的IP地址是否与自己的地址相同,如果不相同,服务器端不做任何处理只清除相应IP地址分配记录;如果相同,服务器端就会向客户端响应一个DHCP ACK报文,并在选项字段中增加IP地址的使用租期信息。

④:服务器确认将地址租用给客户端“ACK”

客户端接收到DHCP ACK报文后,检查服务器端分配的IP地址是否能够使用。如果可以使用,则客户端成功获得IP地址并根据IP地址使用租期自动启动续延过程;如果客户端发现分配的IP地址已经被使用,则客户端向服务器端发出DHCP Decline报文,通知服务器端禁用这个IP地址,然后客户端开始新的地址申请过程。

了解了DHCP协议的基本运行规则,就可以使用wireshack工具进行分析了。

Wireshack分析DHCP报文

在过滤器上输入bootp,显示如下

下面,我们通过抓包分析其报文,讲讲白话解释来理解一下DHCP的过程,DHCP的报文有以下基本格式:

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但看这么一串僵硬的文字肯定不是很舒服,我们选取一些重要信息理解一下,我们把客户端向服务器端请求ip看作找工作的过程:

我们先看Discover阶段

这段的意思,可以说是,一个用户要找工作,他往给网上的某个“招聘群”里发了一条消息,说“我要找工作!”

我们看到:

消息类型 :boot request(1),表示这条信息是“请求包”,请求包是客户端发出的;

bootp 标志 :其中第一位为 0 表示单播,为 1 表示广播,但是其是在从服务器发出的才有用,此处无用;

一系列 IP 地址 :都是 0.0.0.0,因为还没有确定;

MAC 地址 :显示了设备的 MAC 地址;

DHCP 消息类型 :表示了该条信息的类型。

再看Offer阶段

这一段的意思,可以理解成,看到了这一个用户的消息,猎头们纷纷给该用户提供自己的工作环境信息和工资等。

和Discover阶段不同的是,我们看到消息类型变成了回复包、服务器向客户端的单播有了具体的地址,即设备的物理地址、在your (client) IP address中出现可以提供的地址,此外,在Option中还可以查看服务器端的子网掩码,域名等信息

再看Request阶段

这一阶段可理解为,用户接受了某个猎头提供的工作,并且告诉其他的猎头:“我找到工作了,不用再发offer了”。

这里还是广播,但是我们可以看到这边的已经将一系列信息,如:主机名称、申请的哪一个服务器、申请的ip等广播出去,收到的服务器就会停止发送offer,提供服务的服务器就会记录该客户端申请的地址。

最后是ack阶段

相当于是客户跟着猎头去公司,签了个合同,就成功的入职了。

当服务器收到客户端回答的Request信息之后, 它便向客户端发送一个包含它所提供的IP地址和其他设置的Ack确认信息。以确认IP地址的正式生效。然后客户端便将其TCP/IP协议与网卡绑定,另外,除DHCP客户机选中的服务器外,其他的DHCP服务器都将收回曾提供的IP地址。

总结

至于offer和ack阶段的目标地址到底是广播还是单播,可以参考一下博文:

//www.zhihu.com/question/280872108?sort=created