我喜欢自动化该过程，并编写自己的自行车来研究这种或那种材料。我的新目标是在小型网络中发布地址的DHCP服务器，以便可以执行设备的初始配置。

在本文中，我将讨论DHCP协议以及bash的一些细微之处。

最终结果

让我们从头开始，以便清楚地知道我们正在争取什么。

工作示范：

带有脚本的存储库： firemoon777 / bash-dhcp-server

最初的问题

我需要的配置是通过以下方式完成的：我们通过双绞线直接连接到设备，通过DHCP发出临时地址，并使用已创建的脚本对其进行配置。如此连续十到二十次。

对许多人来说，著名的isc-dhcp-server可以很好地完成其工作，但是，las，它不会通知我的脚本地址已发布，因此您需要以某种方式阻止执行，直到地址被发布为止。

解决方案似乎在表面上：ping直到脸部呈蓝色，直到设备响应为止：

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

但是这一决定绝对缺乏冒险精神。

理论部分

使用单个DHCP服务器获取地址

DHCP协议在端口67和68上通过UDP运行。服务器始终仅在67上运行，客户端仅在68上运行。由于客户端没有地址（具有地址0.0.0.0），因此广播DHCP数据包。即客户端始终将数据包从地址0.0.0.0:68发送到地址255.255.255.255:67，服务器从其地址67发送到地址255.255.255.255:68。

客户端通过四个数据包（ DORA ）接收地址：

客户端找出DHCP服务器在哪里（ D iscover）
服务器响应并提供其地址（ffer）
客户端从特定服务器请求建议的地址（ R equest）
服务器同意并发布地址（ A ck）

在视觉上，该方案可以表示如下：

使用多个DHCP服务器获取地址

当客户端发送发现时，所有可以听到的服务器都将其要约发送给客户端。但是客户必须选择一个。客户端选项在带有选项54（DHCP服务器）的“请求”消息中宣布，其中包含首选DHCP服务器的IP地址。尽管还将请求发送给网络上的每个人，但只有选项54中指定IP的DHCP服务器会响应。

DHCP报文内容

DHCP数据包由两部分组成：一个常量（大小为236个字节）和一个携带选项（DHCP选项）的变量。

该表包含来自维基百科的DHCP数据包的所有字段

领域	内容描述	长度（以字节为单位）
运	消息类型。例如，它可以采用以下值：BOOTREQUEST（0x01，从客户端到服务器的请求）和BOOTREPLY（0x02，从服务器到客户端的响应）。	1个
类型	硬件地址的类型。 RFC 1700分配的编号中定义了此字段的有效值。例如，对于以太网MAC地址，此字段设置为0x01。	1个
海伦	硬件地址的长度，以字节为单位。以太网MAC地址为0x06。	1个
啤酒花	消息通过的中间路由器（所谓的DHCP中继代理）的数量。客户端将此字段设置为0x00。	1个
西德	客户端在获取地址的过程开始时生成的4字节的唯一事务标识符。	4
秒	从开始获取地址的过程开始的时间（以秒为单位）。可能无法使用（在这种情况下，它设置为0x0000）。	2
标志	标志字段是DHCP协议的特殊参数。	2
ciaddr	客户端IP地址。仅当客户端已经具有其自己的IP地址并且能够响应ARP请求时才填写该字段（如果客户端在租约期满后执行更新地址的过程，则可以这样做）。	4
yiaddr	服务器建议的新客户端IP地址。	4
西阿德	服务器IP地址。在DHCP子句中返回（请参见下文）。	4
贾德	中继代理程序的IP地址（如果涉及到将DHCP消息传递到服务器的过程）。	4
乍得	客户端的硬件地址（通常是MAC地址）。	16
名字	可选的服务器名称，以空终止的字符串表示。	64
档案	远程下载时，无盘工作站使用的可选服务器文件名。像sname一样，它表示为以null结尾的字符串。	128
选项	DHCP选项字段。此处显示了各种其他配置选项。在该字段的开头，指示了四个特殊字节，其值分别为99、130、83、99（“幻数”），从而允许服务器确定该字段的存在。该字段的长度是可变的，但是DHCP客户端应准备好接收576字节的DHCP消息（在此消息中， options字段的长度为340字节）。	变数

RFC 2132中所有DHCP选项的列表

DHCP选项的编码如下：

编号

长度

资料

例如，参数3（建议的网关）的值为10.0.0.1：

1个

如果需要传递多个参数，则参数的长度会增加。
例如，在参数6（DNS服务器）中，我们将传输两个地址（1.1.1.1和8.8.4.4）：

1个

选项字段结尾的符号是参数，其值为255（0xFF），长度为0。

多数情况下，客户端将参数55（他希望接收作为响应的参数列表）放入DHCP Discover中，但是，我们有权不向他提供他所请求的所有内容。

实践部分

最初计划用某种更合适的语言（C）来编写服务器，但是这将是平凡而又简单的。编写脚本来接管dhcp服务器的功能都可以。

简化版

由于应该将开发的服务器用于通过补丁连接的两个节点的网络，因此采用了以下简化方法：

保证网络上有一个客户端；
确保网络中没有更多的dhcp服务器
发起人决定发出哪个地址
DHCP释放和DHCP拒绝被忽略

听众

首先，您需要学习如何接收数据包。这需要~~经过认证的同情~~听众，例如nc。但并非每个nc都适合这些目的。 Debian的OpenBSD netcat 1.130是合适的，但是Ubuntu的1.105已经不存在了。运行nc以侦听到达端口67的所有UDP数据包。

 nc -l 0.0.0.0 -up 67 -w0

由于-w开关的值为0，因此还需要OpenBSD netcat。在接收到一个数据包（UDP广播）之后，传统的nc不会接收更多的数据包，但是不会结束。

原始字节处理

在外壳程序中，使用不可打印的字符（例如空字符）非常困难：它只会忽略它。 DHCP数据包包含许多字节0x00（例如，文件字段）。问题的解决方案以十六进制转储的形式出现：

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

每行一个字节，不输出地址，不跳过重复的字节。您还可以为stdbuf -o0加香料，以便不缓冲输出。

接收，存储和处理包裹

从od命令stdout中，字节由read命令获取，并添加到数组中。

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

尽管所有值均以十六进制表示，但DHCP选项编号和选项长度最好以通常的十进制形式显示在屏幕/日志中。为此，您可以使用短输入bash'a：

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

根据请求的类型（发现或请求）编辑接收到的数据包并发回。

回应

但是，发送包裹并不是一件容易的事。首先，您需要将转储中的字节转换为原始字节，然后一次发送所有数据包。

可以使用printf实用程序使用转义序列进行转换。为了避免丢失任何内容，请立即将字节写入文件。

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

OpenBSD netcat也用于发送。但是，如果适用于Ubuntu的1.105版本适合用作侦听器，则它不适合广播UDP消息：我们收到协议不可用错误。

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

-b开关允许发送广播消息，这是为什么必须从超级用户下运行服务器的第二个原因。

有什么限制？

此DHCP服务器经过简化设计，就像网络上的单个客户端一样。但是，它将与多个客户端一起使用。只要获取最快的地址即可。

结论

尽管尽管很难将bash脚本称为成熟的编程语言，但是您甚至可以解决诸如在网络上发布IP地址之类的问题，而无需为此使用专门设计的软件。解决特定问题不仅带来欢乐，而且还带来解决方案时打开的新知识。

使用bash的本机DHCP服务器