###实验环境 • 操作机：Windows XP ###实验目的 1、 熟悉DHCP协议的基本概念 2、 学会利用wireshark捕获含有DHCP协议的数据包 3、 在wireshark中分析DHCP协议提供IP地址的四个步骤 ###实验工具 o wireshark
##实验步骤 ###DHCP的工作原理 DHCP的前身：BOOTP协议（Bootstrap Protocol），属于TCP/IP的应用层协议。BOOTP协议当初被创建出来给连接到网络的设备自动分配地址。直到后来才被更加复杂而完善的DHCP协议所取代。 DHCP在网络配置方面非常_重要_，特别是当一个_网络的规模较大_时，使用DHCP可以极大地减轻网络管理员的工作量。另外，对于移动设备来说，由于使用的环境会经常改变，那么它所处的网络IP地址也就可能随时变动。如果每次都需要通过手工修改来设置它们的IP地址，使用起来就会非常麻烦。那么此时，就可以使用DHCP来减轻负担。这里我们通过下图来分析一下DHCP的工作流程： 
在使用DHCP的时候，网络上首先必须有一台DHCP服务器，而其它计算机则是DHCP的客户端。整个DHCP的工作过程分为4个阶段，即**发现阶段（Discover）_、_提供阶段（offer）_、_请求阶段（request）_以及_确认阶段（ACK）**。这里分别简单介绍一下上述四种数据包的类型： ####1、DHCP Discover DHCP客户端请求地址时，并不知道DHCP服务器的位置，因此DHCP客户端会在本地网络内以广播的形式发送请求数据包。这个数据包就被称作_Discover数据包_，目的是发现网络中的DHCP服务器。所有收到Discover数据包的DHCP服务器都会发送响应数据包，那么客户端就可以知道网络中存在的DHCP服务器的位置。 ####2、DHCP offer 当DHCP服务器收到Discover数据包后，就会在所配置的地址池中寻找一个合适的IP地址，加上相应的租约期限和其它配置信息（如网关、DNS服务器等），构造一个offer数据包，发送给客户端，告知客户端本服务器可以为其提供IP地址。 ####3、DHCP Request DHCP客户端可能会收到很多的offer，所以必须要从中选择一个。一般来说，客户端会选择第一个回应的offer数据包服务器作为自己的目标服务器，并回应一个广播Request数据包，以告诉所有的服务器，自己已经做出了选择。当DHCP客户端成功获取IP地址后，在地址使用租期过去一半的时候，会向DHCP服务器发送_单播Request数据包_，用于延续租期。如果没有收到_DHCP ACK_数据包，那么在租期过去四分之三时，会发送广播Request数据包来延续租期。 ####4、DHCP ACK DHCP服务器收到Request数据包后，根据Request数据包中携带的用户MAC地址来查找有没有相应的租约记录，如果有则发送ACK数据包作为回应，通知用户可以使用分配的IP地址。 ###DHCP数据包的捕获 为了捕获到DHCP数据包，这里我在虚拟机的环境下，首先打开_Wireshark_，在捕获选项中，设置筛选条件为_UDP_，因为DHCP是使用UDP协议工作的。之后开启Wireshark的捕获。现在我们需要让系统产生DHCP的数据包，由于DHCP只有当主机的IP地址过期或者重新启动系统时，才会重新请求IP地址。否则是不能够产生DHCP数据包的。那么我们可以通过重新启动网卡的方法，进行数据包的捕获。 这里我们打开命令提示符，使用_ipconfig_的_release_以及_renew_参数来释放并重新获取地址信息。
此时我们在Wireshark中就可以获取DHCP数据包了。 ###步骤4：DHCP数据包的分析 由于在捕获的文件中还存在有其它的数据包，因此这里我们可以加入一个筛选条件bootp，那么此时剩下的就全都是DHCP协议的数据包了： 
在这里我们可以看到DHCP的释放、发现、提供、请求和确认数据包。这里我们分别进行分析。 1、释放数据包 捕获文件的第一个数据包就是释放数据包。当用户不再需要使用分配的IP地址时，就会向DHCP服务器发送 Release数据包，告知服务器，用户已经不再需要分配的IP地址，DHCP服务器就会释放掉被绑定的租约。 2、发现数据包 我们再看一下第二个数据包。它是从0.0.0.0的68号端口发往255.255.255.255的67号端口。_客户端使用0.0.0.0，是因为它目前还没有IP地址_。数据包被_发往255.255.255.255，是因为这是一个独立于网络的广播地址_，这就能够确保这个数据包会被发送到网络中的所有设备上。因为客户端并不知道DHCP服务器的地址，所以这么做就一定可以找到正在监听的DHCP服务器。 接下来我们可以看到_DHCP是基于UDP_作为其传输协议的，因为DHCP客户端对请求响应速度有很高的要求。而DHCP有其内置的保证可靠性的方法，也就意味着UDP是最适合的协议。需要说明的是，由于Wireshark在处理DHCP时，仍然会引用BOOTP，所以我们会在_Packet Details面板中看到Bootstrap Protocol_，而不是DHCP： 
这是一个请求数据包，因为在消息类型（Message type）中被标记为1。在这个发现数据包中，还可以看到很多为空的IP地址域。另外还需要我们注意的是选项中的内容，它用来对DHCP数据包进行扩展，以提供更多的功能。这里比较重要的有： _DHCP消息类型（DHCP Message Type）_：这个选项是一个长度和值均为1的53类型。表明它是一个发现数据包。 _客户端标识符（Client identifier）_：这里提供了客户端请求IP地址的额外信息。 _所请求的IP地址（Requested IP Address）_：这里提供了客户端希望得到的IP地址（通常是之前用过的IP地址）。 _请求参数列表（Parameter Request List）_：这里列出了客户端希望从DHCP服务器接收到的不同配置项（其它重要网络设备的IP地址）。 ####3、提供数据包 捕获文件的第三个数据包就是提供数据包。可以看到这个数据包是从192.168.147.254发往192.168.147.129的。尽管目标地址是192.168.147.129，也就是客户端的地址，但事实上，客户端还没有这个地址，所以服务器会首先尝试使用由ARP提供的客户端硬件地址与之通信。如果通信失败，那么它将会直接把提供数据包广播出去，以进行通信。 这里我们看一下它的DHCP部分，它被称为提供数据包，说明这是一个用于响应的消息类型。这个数据包包含了和前一个数据包相同的事务ID，通过这个IP就可以知道这个响应与我们原先的请求相对应。 这个提供数据包由DHCP服务器发出，用于向客户端提供服务。它提供了关于它自己的信息，以及给客户端提供的地址。如下图所示： 
在Your(client)IP address中，地址192.168.147.129就是要提供给客户端的地址。而Next server IP address中的192.168.147.254表明我们的DHCP服务器与默认网关共享一个IP地址。 下面列出的第一个选项说明这个数据包是一个DHCP的提供数据包。选项中还需要我们关注的内容有： _IP地址租约时间_（IP Address Lease Time）是30分钟。 _子网掩码_（Subnet Mask）是255.255.255.0。 _路由器_（Router）地址为192.168.147.2。 ####4、请求数据包 在客户端接收到DHCP服务器的提供数据后，它将会以一个DHCP请求数据包作为接收确认： 
这个数据包仍然从_IP地址为0.0.0.0_处发出，毕竟我们还没有完成获取IP地址的过程，但是数据包现在知道了DHCP服务器的存在。可以发现，这是一个请求数据包。这个数据包与发现数据包相似，其所有的IP地址信息都是空的。在最后的选项域中，我们看到这是一个DHCP请求。 ####5、确认数据包 整个过程的最后一步就是DHCP在确认数据包中给客户端发送其所请求的IP地址，并在数据库中记录相关信息。那么此时客户端就有了一个IP地址，就可以使用它在网络上通信了。 #####DHCP租约内续租 当DHCP给一台设备分配了一个IP地址时，它同时给客户端定下了一个租约。这就表示着，客户端只能够在有限的时间内使用这个IP地址，到了时间就一定要续租。我们刚才介绍的DHCP数据包的分析过程是出现在客户端第一次获取IP地址或者其租约时间已经过期的情况下，这两种情况就会被视为租约过期。 当一个拥有IP地址的客户端在租约内重新启动，它必须经过一次精简版的DHCP数据包传输过程来重新认领它的IP地址。这个过程就被称为_租约内续租_。 在租约内续租的时候，发现和提供数据包就变得没有必要了，只需要完成请求和确认两个步骤就可以了:
