الغرض من هذا المشروع هو:

• تعلم DHCP عبر شبكة IPv4
• تعلم بايثون (أكثر بقليل من الصفر ؛))
• استبدال خادم DB2DHCP (شوكة بلدي) الأصلي هنا ، والذي يصعب تجميعه تحت نظام التشغيل الجديد. نعم ، وأنا لا أحب ذلك الثنائي ، وهو غير ممكن "التغيير في الوقت الحالي"
• الحصول على خادم DHCP يعمل مع القدرة على تحديد عنوان IP الخاص بالمشترك عن طريق المشترك mac أو عن طريق مجموعة من مفاتيح mac + port (الخيار 82)
• كتابة دراجة أخرى (أوه! هذا هو هوايتي المفضلة)
• الحصول على luli حول الحول الخاص بك على Habrahabr (أو دعوة أفضل) ؛)

النتيجة: إنه يعمل ؛) تم اختباره على FreeBSD و Ubuntu OS. من الناحية النظرية ، يمكن طلب الرمز للعمل تحت أي نظام تشغيل ، لأنه لا توجد روابط محددة في الكود.
الحذر! أبعد من ذلك بكثير.

رابط إلى مستودع للجماهير "للمس على قيد الحياة" .

عملية تثبيت وتكوين واستخدام نتيجة "دراسة الأجهزة" أقل بكثير ، ومن ثم نظرية قليلة على بروتوكول DHCP. لنفسي وللقصة ؛)

قليلا من الناحية النظرية

ما هو DHCP؟

هذا هو بروتوكول شبكة يسمح للجهاز باكتشاف عنوان IP الخاص به (جيدًا ، معلمات أخرى مثل البوابة ، DNS ، إلخ) من خادم DHCP. يتم تبادل الحزم عبر UDP. المبدأ العام لتشغيل الجهاز عند طلب معلمات الشبكة هو كما يلي:

1. يرسل الجهاز (العميل) طلب بث UDP (DHCPDISCOVER) عبر الشبكة مع الطلب ، "حسنًا ، شخص ما ، أعطني عنوان IP." عادةً (ولكن ليس دائمًا) يكون الطلب من المنفذ 68 (المصدر) ، والوجهة هي المنفذ 67 (الوجهة). تقوم بعض الأجهزة أيضًا بإرسال حزم من المنفذ 67. داخل حزمة DHCPDISCOVER ، يتم تضمين عنوان MAC لجهاز العميل.
2. جميع خوادم DHCP الموجودة على الشبكة (وقد يكون هناك عدة) نموذج للجهاز الذي أرسل DHCPDISCOVER جملة DHCPOFFER مع إعدادات الشبكة ، كما يبثها عبر الشبكة. ينتقل تحديد هوية هذه الحزمة إلى عنوان MAC للعميل المقدم مسبقًا في طلب DHCPDISCOVER.
3. يتلقى العميل الحزم مع عروض إعدادات الشبكة ، ويختار الأكثر جاذبية (يمكن أن تكون المعايير مختلفة ، على سبيل المثال ، بحلول وقت تسليم الحزمة ، وعدد الطرق الوسيطة) ، ويجعل خادم DHCP "يطلب رسميًا" DHCPREQUEST مع إعدادات الشبكة. في هذه الحالة ، تنتقل الحزمة إلى خادم DHCP معين.
4. يرسل الخادم الذي تلقى DHCPREQUEST حزمة DHCPACK يسرد فيها مرة أخرى إعدادات الشبكة لهذا العميل

بالإضافة إلى ذلك ، هناك حزم DHCPINFORM تأتي من العميل ، والغرض منها هو إبلاغ خادم DHCP بأن "العميل على قيد الحياة" ويستخدم إعدادات الشبكة الصادرة. في تنفيذ هذا الخادم ، يتم تجاهل هذه الحزم.

تنسيق الحزمة

بشكل عام ، يبدو إطار حزم Ethernet كما يلي:



في حالتنا ، سننظر فقط في البيانات مباشرةً من محتويات حزمة UDP ، دون رؤوس بروتوكول طبقة OSI ، وهي بنية DHCP:

DHCPDISCOVER

لذلك ، تبدأ عملية الحصول على عنوان IP للجهاز بحقيقة أن عميل DHCP يرسل طلب بث من المنفذ 68 إلى 255.255.255.255:67. في هذه الحزمة ، يتضمن العميل عنوان MAC الخاص به ، وكذلك ما يريد تلقيه من خادم DHCP. ويرد وصف هيكل الحزمة في الجدول أدناه.

DHCPOFFER

بمجرد أن يتلقى الخادم حزمة DHCPDISCOVER وإذا رأى أنه يمكن أن يقدم للعميل شيئًا من المطلوب ، فإنه يشكل استجابة لذلك - DHCPOFFER. يتم إرسال الجواب إلى المنفذ "من أين جاء" ، البث ، لأنه في هذه اللحظة ، ليس لدى العميل بعد عنوان IP ، لذلك ، لا يمكنه تلقي حزمة إلا إذا تم إرساله بالبث. يدرك العميل أنها عبارة عن حزمة له من قِبل لجنة الهدنة العسكرية على عنوانه داخل الحزمة ، وكذلك رقم المعاملة الذي ينشئه في وقت إنشاء الحزمة الأولى.

DHCPREQUEST

بعد أن يتلقى العميل DHCPOFFER ، فإنه يشكل حزمة مع طلب لمعلمات الشبكة ليس لجميع خوادم DHCP في الشبكة ، ولكن فقط لخادم واحد محدد ، والذي اقترحه DHCPOFFER أكثر. يمكن أن تكون معايير "أعجبني" مختلفة وتعتمد على تنفيذ عميل DHCP. تتم الإشارة إلى مستلم الطلب باستخدام عنوان MAC لخادم DHCP. أيضًا ، يمكن إرسال حزمة DHCPREQUEST من قبل العميل دون تكوين DHCPDISCOVER مسبقًا ، إذا كان قد تم استلام عنوان IP الخاص بالخادم مسبقًا مسبقًا.

DHCPACK

كتأكيد لحقيقة "نعم ، إنه عنوان IP الخاص بك ، ولن أعطيها لأي شخص آخر" من خادم DHCP ، هناك حزمة DHCPACK من الخادم إلى العميل. هو نفس بقية الحزم المرسلة للبث. على الرغم من أنه في التعليمة البرمجية أدناه الخاصة بخادم DHCP الذي تم تنفيذه في بيثون ، في الحال ، أنا أكرر أي طلب بث عن طريق إرسال حزمة إلى عنوان IP لعميل معين ، إذا كان معروفًا بالفعل. علاوة على ذلك ، لا يهم خادم DHCP على الإطلاق ما إذا كانت الحزمة DHCPACK قد وصلت إلى العميل. إذا لم يتلق العميل DHCPACK ، فحينئذٍ يكرر DHCPREQUEST

تركيب

يتكون التثبيت بالفعل من تثبيت وحدات بيثون اللازمة لهذه المهمة. من المفترض أن MySQL قد تم تثبيته وتهيئته بالفعل.

فري

  pkg تثبيت python3
 python3 - م Enspip
 pip3 تثبيت mysql الموصل 

أوبونتو

  سودو الرابطة بين الحصول على تثبيت python3
 sudo الحصول على تثبيت pip3
 sudo pip3 تثبيت mysql الموصل 

نقوم بإنشاء قاعدة بيانات MySQL ، وملء ملف التفريغ pydhcp.sql ، تكوين ملف التكوين.

ترتيب

جميع إعدادات الخادم في تنسيق ملف XML. الملف المرجعي:

  <؟ xml version = "1.0"؟>
 <التكوين>
     <Dhcpserver>
	 <host> 0.0.0.0 </host>
         <broadcast> 255.255.255.255 </broadcast>
         <DHCPServer> 192.168.0.71 </DHCPServer>
	 <LeaseTime> 8600 </LeaseTime>
	 <ThreadLimit> 1 </ThreadLimit>
         <defaultMask> 255.255.255.0 </defaultMask>
         <defaultRouter> 192.168.0.1 </defaultRouter>
         <defaultDNS> 8.8.8.8 </defaultDNS>
     </ Dhcpserver>
     <ماي>
         <host> المضيف المحلي </ المضيف>
	 <username> test </username>
	 <password> test </password>
	 <اسم الملف> pydhcp </basename>
     </ ماي>
     <خيارات>
        <option> option_82_hex: sw_port1: 20:22 </option>       
        <option> option_82_hex: sw_port2: 16:18 </option>       
        <option> option_82_hex: sw_mac: 26: 40 </option>
     </ خيارات>    
     <سؤال>
         <offer_count> 3 </offer_count>
	 <offer_1> حدد ip ، وقناع ، وجهاز التوجيه ، ونظام أسماء النطاقات من المستخدمين حيث upper (mac) = upper ('{option_82_AgentRemoteId_hex}') و upper (port) = upper ('{option_82_AgentCircuitId_port_hex}') </offer_1>
         <offer_2> حدد ip ، وقناع ، وجهاز التوجيه ، ونظام أسماء النطاقات من المستخدمين حيث العلوي (mac) = العلوي ('{sw_mac}') والأعلى (منفذ) = العلوي ('{sw_port2}') </offer_2>
         <offer_3> حدد ip ، وقناع ، وجهاز التوجيه ، ونظام أسماء النطاقات من المستخدمين حيث upper (mac) = upper ('{ClientMacAddress}') </offer_3>
	 <history_sql> تضاف إلى قيم التاريخ (id ، dt ، mac ، ip ، comment) (خالية ، now () ، '{ClientMacAddress}' ، '{RequestedIpAddress}' ، 'DHCPACK / INFORM') </history_sql>
     </ استعلام>
 </ التكوين> 

الآن بمزيد من التفاصيل على العلامات:

يصف قسم dhcpserver الإعدادات الأساسية لبدء تشغيل الخادم ، وهي:

• مضيف - عنوان IP الذي يستمع إليه الخادم على المنفذ 67
• البث - الذي هو البث IP ل DHCPOFFER و DHCPACK
• DHCPServer - ما هو الملكية الفكرية لخادم DHCP
• LeaseTime وقت تأجير عنوان IP الصادر
• ThreadLimit - كم عدد مؤشرات الترابط التي يتم تشغيلها في وقت واحد لمعالجة حزم UDP الواردة على المنفذ 67. من المفترض أن يساعد ذلك في المشروعات المحملة بدرجة عالية ؛)
• defaultMask ، defaultRouter ، defaultDNS - ما يتم تقديمه للمشترك بشكل افتراضي إذا تم العثور على IP في قاعدة البيانات ، ولكن لم يتم تحديد معلمات إضافية له

ميسكل القسم:

المضيف ، اسم المستخدم ، كلمة المرور ، اسم الملف - كل شيء يتحدث عن نفسه. نموذج بنية قاعدة البيانات المنشورة على جيثب

قسم الاستعلامات: يصف هذا القسم طلبات العرض / ACK:

• offer_count - عدد الأسطر مع الطلبات التي تُرجع نتيجة النموذج ip ، قناع ، جهاز التوجيه ، نظام أسماء النطاقات
• offer_n هي سلسلة الاستعلام. إذا كانت الإرجاع فارغة ، فسيتم تنفيذ طلب العرض التالي
• history_sql - طلب كتابة ، على سبيل المثال ، إلى "سجل التفويض" من قبل المشترك

يمكن لأي متغيرات من قسم الخيارات أو خيارات من بروتوكول DHCP المشاركة في الطلبات.

خيارات القسم. هنا هو بالفعل أكثر إثارة للاهتمام. هنا يمكننا إنشاء متغيرات يمكننا استخدامها لاحقًا في قسم الاستعلام.

على سبيل المثال:

option_82_hex:sw_port1:20:22 

، هذا السطر هو أمر أخذ السطر بالكامل الذي جاء في طلب DHCP للخيار 82 ، بتنسيق سداسي عشرية ، في النطاق من 20 إلى 22 بايت ، ضمنيًا ووضعه في المتغير الجديد sw_port1 (منفذ التبديل الذي جاء منه الطلب)

 option_82_hex:sw_mac:26:40 

، قم بتعريف متغير sw_mac ، مع أخذ عرافة من نطاق 26:40

يمكنك رؤية جميع الخيارات الممكنة التي يمكن استخدامها في الاستعلامات عن طريق بدء تشغيل الخادم مع مفتاح التبديل -d. سنرى شيئًا مثل هذا السجل:

  - جاءت حزمة DHCPINFORM على المنفذ 67 ، من 0025224ad764 ، b '\ x91 \ xa5 \ xe0 \ xa3 \ xa5 \ xa9- \ x8f \ x8a' ، ("172.30.114.25" ، 68)
 {'ClientMacAddress': '0025224ad764' ،
  'ClientMacAddressByte': b '\ x00٪ "J \ xd7d' ،
  "HType": "Ethernet" ،
  'HostName': b '\ x91 \ xa5 \ xe0 \ xa3 \ xa5 \ xa9- \ x8f \ x8a' ،
  "ReqListDNS": صحيح ،
  'ReqListDomainName': صحيح ،
  'ReqListPerfowmRouterDiscover': صحيح ،
  'ReqListRouter': صحيح ،
  'ReqListStaticRoute': صحيح ،
  'ReqListSubnetMask': صحيح ،
  'ReqListVendorSpecInfo': 43 ،
  'RequestedIpAddress': '0.0.0.0' ،
  "البائع": b'MSFT 5.0 '،
  'chaddr': '0025224ad764' ،
  "السدر": "172.30.128.13" ،
  "الأعلام": b '\ x00 \ x00' ،
  'giaddr': '172.30.114.25' ،
  "gpoz": 308 ،
  "hlen": 6 ،
  "القفزات": 1 ،
  'htype': 'MAC' ،
  'magic_cookie': b'c \ x82Sc '،
  "المرجع": "DHCPINFORM" ،
  "الخيار 12": 12 ،
  "الخيار 53": 53 ،
  الخيار 55: 55
  "الخيار 60": 60 ،
  "الخيار 61": 61 ،
  "الخيار 82": 82 ،
  'option_82_byte': b '\ x12 \ x01 \ x06 \ x00 \ x04 \ x00 \ x01 \ x00 \ x06 \ x02 \ x08 \ x00'
                    b '\ x06 \ x00 \ x1eX \ x9e \ xb2 \ xad' ،
  'option_82_hex': '12010600040001000602080006001e589eb2ad' ،
  'option_82_len': 18 ،
  'option_82_str': "b '\\ x12 \\ x01 \\ x06 \\ x00 \\ x04 \\ x00 \\ x01 \\ x00 \\ x06 \\ x02 \\ x08 \\ x08 \\ x00 \\ x06 \\ x00 \ \ x1eX \\ x9e \\ xb2 \\ xad '"،
  'النتيجة': خطأ ،
  ثوانى: 768
  'siaddr': '0.0.0.0' ،
  'sw_mac': '001e589eb2ad' ،
  'sw_port1': '06' ،
  'xidbyte': b '<\ x89} \ x8c' ،
  'xidhex': '3c897d8c' ،
  'yiaddr': '0.0.0.0'} 

وفقًا لذلك ، يمكننا التفاف أي متغير في {} وسيتم استخدامه في استعلام SQL.

دعنا نتعرف على السجل الذي تلقى فيه العميل عنوان IP:

بداية الخادم

./pydhcpdb.py -d -c config.xml

- وضع الإخراج د إلى وحدة التحكم DEBUG
- ملف التكوين <file_name>

إستخلاص المعلومات

والآن أكثر على تنفيذ الخادم في بيثون. هذا ألم. بيثون درس على الطاير. تم صنع العديد من اللحظات بأسلوب: "واو ، لقد فعلت ما يعمل بطريقة ما." ليس الأمثل على الإطلاق ، ويترك في هذا النموذج ويرجع ذلك أساسا إلى الخبرة الصغيرة للتنمية في الثعبان. سوف أتحدث عن أكثر اللحظات إثارة للاهتمام في تنفيذ الخادم في "الكود".

محلل ملف تكوين XML

يتم استخدام وحدة Python القياسية xml.dom. يبدو الأمر بسيطًا ، لكن أثناء التنفيذ كان هناك نقص ملحوظ في الوثائق والأمثلة المعقولة على الشبكة باستخدام هذه الوحدة.

  tree = minidom.parse (gconfig ["config_file"])
     mconfig = tree.getElementsByTagName ("mysql")
     لـ elem في mconfig:        
         gconfig ["mysql_host"] = elem.getElementsByTagName ("host") [0] .firstChild.data      
         gconfig ["mysql_username"] = elem.getElementsByTagName ("اسم المستخدم") [0] .firstChild.data      
         gconfig ["mysql_password"] = elem.getElementsByTagName ("password") [0] .firstChild.data      
         gconfig ["mysql_basename"] = elem.getElementsByTagName ("basename") [0] .firstChild.data      
     dconfig = tree.getElementsByTagName ("dhcpserver")
     ل elem في dconfig:        
         gconfig ["broadcast"] = elem.getElementsByTagName ("broadcast") [0] .firstChild.data      
         gconfig ["dhcp_host"] = elem.getElementsByTagName ("host") [0] .firstChild.data      
         gconfig ["dhcp_LeaseTime"] = elem.getElementsByTagName ("LeaseTime") [0] .firstChild.data      
         gconfig ["dhcp_ThreadLimit"] = int (elem.getElementsByTagName ("ThreadLimit") [0] .firstChild.data)              
         gconfig ["dhcp_Server"] = elem.getElementsByTagName ("DHCPServer") [0] .firstChild.data              
         gconfig ["dhcp_defaultMask"] = elem.getElementsByTagName ("defaultMask") [0] .firstChild.data              
         gconfig ["dhcp_defaultRouter"] = elem.getElementsByTagName ("defaultRouter") [0] .firstChild.data              
         gconfig ["dhcp_defaultDNS"] = elem.getElementsByTagName ("defaultDNS") [0] .firstChild.data              
     qconfig = tree.getElementsByTagName ("استعلام")
     عن العلم في qconfig:  
         gconfig ["offer_count"] = elem.getElementsByTagName ("offer_count") [0] .firstChild.data                          
         بالنسبة إلى num in range (int (gconfig ["offer_count"])):
             gconfig ["offer _" + str (num + 1)] = elem.getElementsByTagName ("offer _" + str (num + 1)) [0] .firstChild.data      
         gconfig ["history_sql"] = elem.getElementsByTagName ("history_sql") [0] .firstChild.data                          
     خيارات = tree.getElementsByTagName ("خيارات")       
     للعنصر في الخيارات:          
         عقدة = elem.getElementsByTagName ("الخيار")
         للحصول على خيارات في العقدة:
             optionsMod.append (options.firstChild.data) 

خاصية تعدد

الغريب ، أن تعدد مؤشرات الترابط في بيثون يتم تنفيذه بوضوح شديد وبساطة.

  def PacketWork (البيانات ، addr): 
 ...
 # تنفيذ تحليل الحزمة المستلمة ، والإجابة عليها
 ...


 بينما صحيح:
     البيانات ، addr = udp_socket.recvfrom (1024) # انتظر حزمة UDP
     thread = threading.Thread (target = PacketWork، args = (data، addr،)). start () # كما جاء - قم بتشغيل الدالة PacketWork المحددة مسبقًا في الخلفية مع المعلمات
     أثناء threading.active_count ()> gconfig ["dhcp_ThreadLimit"]:
        time.sleep (1) # إذا كان عدد سلاسل العمليات قيد التشغيل بالفعل أكبر من الإعدادات ، فانتظر حتى تصبح أقل 

تلقي / إرسال حزمة DHCP

من أجل اعتراض حزم UDP القادمة عبر بطاقة الشبكة ، تحتاج إلى "رفع" المقبس:

  udp_socket = socket.socket (socket.AF_INET ، socket.SOCK_DGRAM ، socket.IPPROTO_UDP)
 udp_socket.bind ((gconfig ["dhcp_host"] ، 67)) 

حيث الأعلام هي:

• AF_INET - يعني أن تنسيق العنوان سيكون IP: port. ربما AF_UNIX - حيث يتم إعطاء العنوان بواسطة اسم الملف.
• SOCK_DGRAM - يعني أننا لا نقبل "حزمة خام" ، ولكننا مررنا بالفعل من خلال جدار الحماية ، ومع الحزمة المقطوعة جزئيًا. أي نحصل على حزمة UDP فقط دون المكون "الفعلي" لبرنامج تغليف حزم UDP. إذا كنت تستخدم علامة SOCK_RAW ، فستظل بحاجة إلى تحليل هذه "المجموعة" أيضًا.

يمكن أن يكون إرسال الحزمة مثل البث:

  udp_socket.setsockopt (socket.SOL_SOCKET ، socket.SO_BROADCAST ، 1) # التبديل المقبس إلى وضع البث
                     rz = udp_socket.sendto (packetack ، (gconfig ["broadcast"] ، 68)) 

وإلى العنوان "من أين جاءت الحزمة":

  udp_socket.setsockopt (socket.SOL_SOCKET ، socket.SO_REUSEADDR ، 1) # التبديل المقبس إلى وضع "العديد من المستمعين"
                         rz = udp_socket.sendto (packetack ، addr) 

حيث يعني SOL_SOCKET "مستوى البروتوكول" لإعداد خيارات ،

خيار SO_BROADCAST هو أن حزمة خوذة البث

يقوم خيار SO_REUSEADDR بتبديل المقبس إلى وضع الاستماع المتعدد. من الناحية النظرية ، ليس من الضروري في هذه الحالة ، ولكن على أحد خوادم FreeBSD التي اختبرت فيها ، لم يعمل الرمز بدون هذا الخيار.

تحليل حزمة DHCP

هنا أحببت بيثون حقًا. اتضح من "المربع" أنه يسمح لك بسهولة التعامل مع الرمز البريدي. السماح بالبساطة في الترجمة إلى القيم العشرية والسلاسل والسداسية - أي ما نحتاج إليه فعلا لفهم بنية الحزمة. على سبيل المثال ، يمكنك الحصول على مجموعة من البايتات في HEX والبايتات فقط:

  الدقة ["xidhex"] = البيانات [4: 8] .hex ()
     الدقة ["xidbyte"] = البيانات [4: 8] 

، حزمة بايت في هيكل:

  res ["flags"] = pack ('BB' ، data [10] ، data [11]) 

الحصول على IP من الهيكل:

  res ["ciaddr"] = socket.inet_ntoa (pack ('BBBB'، data [12]، data [13]، data [14]، data [15]))؛ 

والعكس صحيح:

  res = res + socket.inet_pton (socket.AF_INET، gconfig ["dhcp_Server"]) 

هذا كل شيء ؛)