协议分析 － DHCP协议解码详解

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，它的前身是 BOOTP，它工作在OSI的应用层，是一种帮助计算机从指定的DHCP服务器获取它们的配置信息的自举协议。
DHCP使用客户端/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。

DHCP的工作流程

发现阶段，即DHCP客户机寻找DHCP服务器的阶段。DHCP客户机以广播方式（因为DHCP服务器的IP地址对于客户机来说是未知的）发送 DHCP discover发现信息来寻找DHCP服务器，即向地址255.255.255.255发送特定的广播信息。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。
提供阶段，即DHCP服务器提供IP地址的阶段。在网络中接收到DHCP discover发现信息的DHCP服务器都会做出响应，它从尚未出租的IP地址中挑选一个分配给DHCP客户机，向DHCP客户机发送一个包含出租的IP地址和其他设置的DHCP offer提供信息。
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服务器向DHCP客户机发来的DHCP offer提供信息，则 DHCP客户机只接受第一个收到的DHCP offer提供信息，然后它就以广播方式回答一个DHCP request请求信息，该信息中包含向它所选定的DHCP服务器请求IP地址的内容。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。
确认阶段，即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。当DHCP服务器收到DHCP客户机回答的DHCP request请求信息之后，它便向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确认信息，告诉DHCP客户机可以使用它所提供的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服务器都将收回曾提供的IP地址。
重新登录，以后DHCP客户机每次重新登录网络时，就不需要再发送DHCP discover发现信息了，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。

DHCP的报文格式

我们来介绍一下DHCP的报文格式，如图1，

OP(1)	Htype(1)	Hlen(1)	Hops(1)
Transaction ID(4)
Seconds(2)		Flags(2)
Ciaddr（4）
Yiaddr（4）
Siaddr（4）
Giaddr（4）
Chaddr（16）
Sname（64）
File（128）
Options（variable）

（图1 DHCP的 报文格式）

1. OP：若是client送给server的封包，设为1，反向为2；
2. Htype：硬件类别，ethernet为1；
3. Hlen：硬件长度，ethernet为6；
4. Hops：若数据包需经过router传送，每站加1，若在同一网内，为0；
5. Transaction ID：事务ID，是个随机数，用于客户和服务器之间匹配请求和相应消息；
6. Seconds：由用户指定的时间，指开始地址获取和更新进行后的时间；
7. Flags：从0-15bits，最左一bit为1时表示server将以广播方式传送封包给 client，其余尚未使用；
8. Ciaddr：用户IP地址；
9. Yiaddr：客户IP地址；
10. Siaddr：用于bootstrap过程中的IP地址；
11. Giaddr：转发代理（网关）IP地址；
12. Chaddr：client的硬件地址；
13. Sname：可选server的名称，以0x00结尾；
14. File：启动文件名；
15. Options：，厂商标识，可选的参数字段

解码信息

通过DHCP的 工作流程，我们知道从DHCP服务器获取配置信息的4个阶段中，DHCP客户端会出现有4种报文（DHCPDISCOVERY，DHCPOFFER，DHCPREQUEST，DHCPACK）。我们分别来看看4报文的解码内容：

发现阶段

使用网络分析系统捕获DHCP DISCOVERY 数据包，如图2，


（图2 DHCP DISCOVERY数据包解码）
由图2可以看到DHCP DISCOVERY包的解码信息，由于DHCP是BOOTP的以个扩展，，DHCP兼容BOOTP，我们可以看到BOOTP和DHCP的解码。

提供阶段

使用网络分析系统捕获DHCP OFFER数据包，如图3，


（图3 DHCP OFFER数据包解码）

选择阶段

使用网络分析系统捕获DHCP REQUEST数据包，如图4,


(图4 DHCP REQUEST数据包解码)

确认阶段

使用网络分析系统捕获DHCP ACK数据包，如图5,


(图5 DHCP ACK数据包解码)

以上为DHCP工作的4种数据包，每种数据包都是有区别的。