Adoro automatizar o processo e escrever minhas próprias bicicletas para estudar este ou aquele material. Meu novo objetivo era um servidor DHCP que emitisse um endereço em pequenas redes para que fosse possível realizar a configuração inicial do equipamento.

Neste artigo, falarei um pouco sobre o protocolo DHCP e algumas sutilezas do bash.

Resultado final

Vamos começar do final, para que fique claro o que estamos lutando.

Demonstração de trabalho:



Repositório com script: firemoon777 / bash-dhcp-server

Problema inicial

A configuração que eu preciso é feita desta maneira: nós nos conectamos diretamente via par trançado ao equipamento, emitimos um endereço temporário via DHCP e o configuramos com um script já criado. E assim dez a vinte vezes seguidas.

Para muitos, o conhecido isc-dhcp-server faz seu trabalho perfeitamente, mas, infelizmente, ele não notifica meu script que o endereço foi emitido; portanto, você precisa bloquear a execução até que o endereço seja emitido.

A solução, ao que parece, está na superfície: faça ping até ficar azul na cara, até que o equipamento responda:

while ! ping -c1 -W1 "$DHCP" | grep -q "time=" do echo "Waiting for $DHCP..." done 

Mas essa decisão definitivamente não tem aventureiro.

Parte teórica

Obtendo um Endereço com um Único Servidor DHCP

O protocolo DHCP funciona em UDP nas portas 67 e 68. O servidor sempre funciona apenas em 67 e o cliente em 68. Como o cliente não possui um endereço (possui o endereço 0.0.0.0), os pacotes DHCP são transmitidos. I.e. o cliente sempre envia pacotes para o endereço 255.255.255.255:67 do endereço 0.0.0.0:68 e o servidor envia do endereço: 67 para o endereço 255.255.255.255:68.

O cliente recebe o endereço em quatro pacotes ( DORA ):

1. O cliente descobre onde está o servidor DHCP ( D iscover)
2. O servidor responde e oferece seu endereço (oferta)
3. O cliente solicita o endereço proposto de um servidor específico ( R equest)
4. O servidor concorda e emite o endereço ( A ck)

Visualmente, o esquema pode ser representado da seguinte maneira:

Obtendo um endereço com vários servidores DHCP

Quando o cliente envia o Discover, todos os servidores que podem ouvir enviam sua Oferta ao cliente. Mas o cliente deve escolher um. A seleção do cliente é anunciada na mensagem Solicitar com a opção 54 (servidor DHCP), que contém o endereço IP do servidor DHCP preferido. Embora a solicitação também seja enviada a todos na rede, apenas o servidor DHCP cujo IP é especificado na opção 54 responderá.

Conteúdo do pacote DHCP

Um pacote DHCP consiste em duas partes: uma constante, 236 bytes de tamanho, e uma variável que carrega opções (opção DHCP).


Lista de todas as opções de DHCP no RFC 2132

As opções de DHCP são codificadas da seguinte maneira:

Número

Comprimento

Dados

Por exemplo, parâmetro 3 (gateway proposto) com um valor de 10.0.0.1:

3

4

10

0 0

0 0

1

Caso você precise passar vários parâmetros, o comprimento do parâmetro aumenta.
Por exemplo, no parâmetro 6 (servidor DNS), transmitiremos dois endereços (1.1.1.1 e 8.8.4.4):

6

8

1

1

1

1

8

8

4

4

Um sinal do final do campo de opção é um parâmetro com o número 255 (0xFF) e um comprimento 0.

Na maioria das vezes, o cliente coloca o parâmetro 55 (uma lista de parâmetros que ele deseja receber em resposta) no DHCP Discover, no entanto, temos o direito de não fornecer tudo o que ele solicitou.

Parte prática

Foi originalmente planejado escrever o servidor em uma linguagem mais adequada (C) para isso, no entanto, seria mundano e simples. É uma questão de escrever um script que assuma as funções do servidor dhcp.

Simplificação

Como o servidor em desenvolvimento deveria ser usado em redes de dois nós conectados por um patch, foram adotadas as seguintes simplificações:

• garantido que um cliente na rede;
• é garantido que não há mais servidores DHCP na rede
• o iniciador decide qual endereço emitir
• A liberação do DHCP e o declínio do DHCP são ignorados

Ouvinte

Primeiro de tudo, você precisa aprender como receber pacotes. Isso requer um ouvinte compreensivo certificado , por exemplo, nc. Mas nem todo NC é adequado para esses fins. O OpenBSD netcat 1.130 do Debian é adequado, mas o 1.105 com Ubuntu se foi. Execute nc para ouvir todos os pacotes UDP que chegam na porta 67.

 nc -l 0.0.0.0 -up 67 -w0 

O OpenBSD netcat também é necessário devido à opção -w com um valor 0. Após receber um pacote (UDP Broadcast), o nc tradicional não recebe mais pacotes, mas não termina.

Manipulação de bytes brutos

No shell, é muito difícil trabalhar com caracteres não imprimíveis, como um caractere nulo: ele simplesmente o ignora. Um pacote DHCP contém muitos bytes 0x00 (por exemplo, o campo de arquivo). A solução para o problema vem na forma de hex-dump:

  nc -l 0.0.0.0 -up 67 -w0 | stdbuf -o0 od -v -w1 -t x1 -An 

Um byte por linha, sem saída do endereço, sem pular bytes duplicados. Você também pode incrementar stdbuf -o0 para que a saída não seja armazenada em buffer.

Pacotes de recebimento, armazenamento e processamento

No comando od stdout, os bytes são obtidos pelo comando read e adicionados a uma matriz.

 msg=() for i in {0..235}; do read -r tmp msg[$i]=$tmp done 

Embora todos os valores sejam transmitidos em notação hexadecimal, o número da opção DHCP e o comprimento da opção são exibidos melhor na tela / nos logs na forma decimal usual. Para fazer isso, você pode usar uma entrada curta bash'a:

 $ op=AC $ echo $((16#$op)) 172 

O pacote recebido é editado de acordo com o tipo de solicitação (Discover ou Request) e enviado de volta.

Resposta

No entanto, enviar um pacote não é uma tarefa tão fácil. Primeiro você precisa converter bytes do despejo em bytes brutos e enviar tudo de uma só vez com um pacote.

A conversão pode ser feita com o utilitário printf usando seqüências de escape. E para que nada se perca, escreva bytes imediatamente em um arquivo.

 #   >/tmp/dhcp.payload #     for i in ${msg[*]}; do printf "\x$i" >> /tmp/dhcp.payload done 

O OpenBSD netcat também é usado para o envio. No entanto, se a versão 1.105 com Ubuntu é adequada como ouvinte, não é adequada para a transmissão de mensagens UDP: obtemos o erro de protocolo não disponível.

 cat /tmp/dhcp.payload | nc -ub 255.255.255.255 68 -s $SERVER -p 67 -w0 

A opção -b permite que mensagens de broadcast sejam enviadas e esse é o segundo motivo pelo qual o servidor deve ser executado sob o superusuário.

Quais são as limitações?

Este servidor DHCP foi projetado com simplificações como um único cliente na rede. No entanto, ele funcionará com vários clientes. Basta obter o endereço mais rápido.

Conclusão

Embora os scripts bash dificilmente possam ser chamados de linguagem de programação completa, no entanto, com o devido desejo, você pode até resolver problemas como emitir um endereço IP na rede sem usar software especialmente projetado para isso. E resolver problemas específicos não apenas traz alegria, mas também novos conhecimentos que surgiram no momento da solução.

Fontes

1. DHCP - Wikipedia
2. Parâmetros DHCP e BOOTP - IANA