DHCP协议分析

DHCP协议分析

一、 DHCP协议简介

DHCP，全称是 Dynamic Host Configuration Protocol﹐中文名为动态主机配置协议，是一种局域网的网络协议，基于UDP协议工作。

DHCP有客户端和服务器模式，请求配置信息的计算机叫做DHCP客户端，而提供信息的叫做DHCP的服务器。DHCP有3个端口，其中67和68为正常的DHCP服务端口，分别作为DHCP Server和DHCP Client的服务端口；546号端口用于DHCPv6 Client，而不用于DHCPv4。

DHCP为客户端分配地址的方法有三种：手工配置、自动配置、动态配置。DHCP最重要的功能就是动态分配。除了IP地址，DHCP分组还为客户端提供其他的配置信息，比如子网掩码。这使得客户端无需用户动手就能自动配置连接网络。

1. DHCP的工作流程

Discover发现阶段：即DHCP客户机寻找DHCP服务器的阶段。此时客户端没有IP地址，也不知道服务器的IP地址，DHCP客户机以广播方式（即向地址255.255.255.255）发送DHCP discover报文来寻找DHCP服务器。网络上每一台安装了TCP/IP协议的主机都会接收到这种广播信息，但只有DHCP服务器才会做出响应。

Offer提供阶段： 即DHCP服务器提供IP地址的阶段。接收到DHCP discover报文的DHCP服务器都会做出响应，即向DHCP客户机发送一个包含还未出租的IP地址和其他设置的DHCP offer报文信息。

Request选择阶段：即DHCP客户机选择某台DHCP服务器提供的IP地址的阶段。如果有多台DHCP服务器发来DHCP offer，则客户机只接受第一个，然后就以广播方式回答一个DHCP request请求信息，该信息中包含了它所选定的DHCP服务器的IP地址和服务器提供给客户端的IP地址等内容。之所以要以广播方式回答，是为了通知所有的DHCP服务器，他将选择某台DHCP服务器所提供的IP地址。

ACK确认阶段：即DHCP服务器对客户机的应答，确认提供IP地址。当服务器收到DHCP request之后，便向DHCP客户机发送一个包含它所提供的IP地址和其他设置的DHCP ACK报文，告诉DHCP客户机可以使用该IP地址。然后DHCP客户机便将其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服务器将收回曾提供的IP地址。

重新登录，以后DHCP客户机每次重新登录网络时，不需要再发送DHCP discover了，而是直接发送包含前一次所分配的IP地址的DHCP request请求信息。当DHCP服务器收到这一信息后，它会尝试让DHCP客户机继续使用原来的IP地址，并回答一个DHCP ACK确认信息。如果此IP地址已无法再分配给原来的DHCP客户机使用时（比如此IP地址已分配给其它DHCP客户机使用），则DHCP服务器给DHCP客户机回答一个DHCP NACK否认信息。当原来的DHCP客户机收到此DHCP NACK否认信息后，它就必须重新发送DHCP discover发现信息来请求新的IP地址。

更新租约，DHCP服务器向DHCP客户机出租的IP地址一般都有一个租借期限，期满后DHCP服务器便会收回出租的IP地址。如果DHCP客户机要延长其IP租约，则必须更新其IP租约。DHCP客户机启动时和IP租约期限过一半时，DHCP客户机都会自动向DHCP服务器发送更新其IP租约的信息。

2、DHCP协议报文

DHCP协议报文的格式如图1所示，括号内为长度。

OP(1) Htype(1) Hlen(1) Hops(1) Transaction ID(4) Seconds(2) Ciaddr（4） Yiaddr（4） Siaddr（4） Giaddr（4） Chaddr（16） Sname（64） File（128） Options（variable） 图一 DHCP协议报文格式

Flags(2) 报文解析：

1）Op（1）：DHCP报文的操作类型，“1”为客户端向服务器发送请求的报文，“2”为服务器响应客户端的报文；

2）Htype（1）：客户端网络硬件地址类型，“1”表示客户端的网络硬件是10MB的以太网类型(Ethernet)；

3）Hlen（1）：客户端的网络硬件地址长度。“6”表示Client 的网络硬件地址长度是6bytes（即以太网类型的6 bytes的MAC地址）；

注：MAC地址,也叫硬件地址,是由48比特/bit长(6字节/byte,1byte=8bits),16进制的数字组成.0-23位叫做组织唯一标志符(organizationally unique，是识别LAN（局域网）节点的标识。24-47位是由厂家自己分配.其中第40位是组播地址标志位。

4）Hops（1）：跳数，即DHCP报文经过的DHCP RELAY（中继）数，每经过一个DHCP RELAY该字段就加一，此字段的作用是限制DHCP报文不要经过太多的DHCP RELAY，协议规定，当“hops”大于4（现在也有规定为16）时，这个DHCP报文就不能再进行处理，而是丢弃；

5）Xid（4）：客户端发起依稀请求时选择的随机数，用来标识一次地址请求过程；

6）Secs（2）：DHCP客户端开始DHCP请求后经过的时间；

7）Flags（2）：标识DHCP服务器响应报文是单播还是广播发送，只用第一个比特；

8）Cliaddr（4）：DHCP客户端IP地址；

9）Yiaddr（4）：DHCP服务器分配给客户端的IP地址；

10）Siaddr（4）：DHCP客户端获取IP地址等信息的服务器IP地址； 11）Giaddr（4）：DHCP客户端发出请求报文后经过的第一个DHCP中继IP； 12）Chaddr（4）：DHCP客户端的硬件地址，即MAC地址； 13）Sname（64）：DHCP客户端获取IP地址等信息的服务器名称； 14）file（128）：服务器客户端指定的启动配置的名称；

15）option（variable）：可选变长选项字段，包含报文的类型、有效租期、DNS（domain name system，域名系统）、服务器的IP地址等配置信息。

二、wireshark抓包分析：

1、在windows下面进行抓包的步骤：

1）首先打开wireshark，开始抓包；

2）在cmd中执行ipconfig /release，该命令的作用是用来释放IP，如果出现如下提示信息，表明本地连接没有设置成自动获取；

在网络连接中将本地连接设成自动获取，再次执行ipconfig /release，释放IP成功。

Wireshark抓包如图：

3）执行命令ipconfig /renew，发起一个DHCP过程，分析从这里开始。

从Wireshark抓包可以看到DHCP过程中的4种报文，即DHCP Discover、DHCP Offer、DHCP Request、DHCP ACK。

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