该项目的目的是：

• 通过IPv4网络学习DHCP
• 学习Python（仅是从零开始；）
• 替换了原来的DB2DHCP服务器（我的叉子），在新的OS下组装起来越来越难。 是的，我不喜欢该二进制文件，无法“立即更改”
• 获得可以使用订户的mac或一堆mac交换机+端口选择订户IP地址的功能的DHCP服务器（选项82）
• 写另一辆自行车（哦！这是我最喜欢的消遣）
• 让Lyuli谈论他对Habrahabr的s眼（或最好邀请）；）

结果：它有效；）在FreeBSD和Ubuntu OS上测试。 从理论上讲，可以要求代码在任何操作系统下都可以工作，因为 代码中没有特定的绑定。
注意事项 还有很多。

链接到存储库，以使粉丝“动起来” 。

安装，配置和使用“硬件研究”结果的过程要少得多，其次是有关DHCP协议的一些理论。 为了我自己。 对于这个故事；）

一点理论

什么是DHCP？

这是一种网络协议，允许设备从DHCP服务器中找到其IP地址（以及其他参数，如网关，DNS等）。 数据包通过UDP交换。 请求网络参数时设备的一般操作原理如下：

1. 设备（客户端）通过网络发出UDP广播请求（DHCPDISCOVER），请求为“嗯，有人，给我IP地址”。 通常（但并非总是），请求来自端口68（源），而目的地是端口67（目的地）。 一些设备还从端口67发送数据包。 在DHCPDISCOVER数据包内，包括客户端设备的MAC地址。
2. 网络上所有（可能有多个）DHCP服务器的形式，是发送带有网络设置的DHCPDISCOVER DHCPOFFER语句的设备，它也通过网络广播该设备。 此数据包旨在提供给谁的标识将到达DHCPDISCOVER请求中较早提供的客户端的MAC地址。
3. 客户端接收具有网络设置提议的数据包，选择最具吸引力的数据包（条件可能有所不同，例如，根据数据包传递的时间，中间路由的数量），并使DHCP服务器通过网络设置“正式请求” DHCPREQUEST。 在这种情况下，数据包将到达特定的DHCP服务器。
4. 收到DHCPREQUEST的服务器发送DHCPACK数据包，在该数据包中它再次列出此客户端的网络设置

此外，还有来自客户端的DHCPINFORM数据包，其目的是通知DHCP服务器“客户端处于活动状态”并使用发出的网络设置。 在此服务器的实现中，将忽略这些数据包。

封包格式

通常，以太网数据包帧如下所示：



在我们的情况下，我们将仅考虑直接来自UDP数据包内容的数据，而不考虑OSI层协议标头，即DHCP结构：

DHCP发现

因此，获取设备IP地址的过程始于DHCP客户端从端口68向255.255.255.255:67发送广播请求的事实。 在此程序包中，客户端包括其MAC地址以及希望从DHCP服务器接收的内容。 下表描述了包装的结构。

DHCP优惠

服务器一旦收到DHCPDISCOVER数据包，并且如果发现它可以向客户端提供所请求的内容，则对它形成响应-DHCPOFFER。 答案被发送到端口“从那里来”，广播，因为 目前，客户端还没有IP地址，因此，只有发送广播后，他才能接收数据包。 客户端通过该数据包内其地址处的MAC识别出该数据包是他的数据包，以及该客户在创建第一个数据包时生成的交易号。

DHCP请求

客户端收到DHCPOFFER之后，它会形成一个包，其中包含对网络参数的请求，该请求不是发给网络中的所有DHCP服务器的，而是发给一个特定的服务器，它最喜欢“ DHCPOFFER”的提议。 “喜欢”的标准可以不同，并且取决于DHCP客户端的实现。 使用DHCP服务器的MAC地址指示请求的接收者。 另外，如果先前已收到服务器的IP地址，则客户端可以发送DHCPREQUEST数据包，而不必提前形成DHCPDISCOVER。

DHCP确认

为了确认DHCP服务器“是的，这是您的IP地址，我不会将其提供给其他任何人”这一事实的确认，从服务器到客户端都有DHCPACK格式的数据包。 它与其余发送广播的数据包相同。 虽然，在下面用Python实现的DHCP服务器的代码中，以防万一，我通过将数据包发送到特定的客户端IP（如果已知）来复制任何广播请求。 此外，DHCP服务器根本不在乎DHCPACK数据包是否已到达客户端。 如果客户端未收到DHCPACK，则过一会儿，它将重复DHCPREQUEST

安装方式

安装实际上包括安装作业所需的python模块。 假定已经安装和配置了MySQL。

Freebsd

  pkg安装python3
 python3 -m确保
 pip3安装mysql连接器 

的Ubuntu

 须藤apt-get install python3
须藤apt-get install pip3
 sudo pip3安装mysql连接器 

我们创建MySQL数据库，填写转储pydhcp.sql，配置配置文件。

构型

所有服务器设置均为xml文件格式。 参考文件：

  <？xml version =“ 1.0”？>
 <配置>
     <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>
     <mysql>
         <host>本地主机</ host>
	 <username>测试</ username>
	 <password>测试</ password>
	 <basename> pydhcp </ basename>
     </ mysql>
     <选项>
        <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>
     </ options>    
     <查询>
         <offer_count> 3 </ offer_count>
	 <offer_1>从上位（mac）=上位（'{option_82_AgentRemoteId_hex}'）和上位（端口）=上位（'{option_82_AgentCircuitId_port_hex}'）的用户中选择ip，掩码，路由器和dns </ offer_1>
         <offer_2>从上层（mac）=上层（'{sw_mac}'）和上层（端口）=上层（'{sw_port2}'）的用户中选择IP，掩码，路由器，dns </ offer_2>
         <offer_3>从上位（mac）=上位（'{ClientMacAddress}'）的用户中选择IP，掩码，路由器，dns </ offer_3>
	 <history_sql>插入到历史记录（id，dt，mac，ip，注释）值（null，now（），'{ClientMacAddress}'，'{RequestedIpAddress}'，'DHCPACK / INFORM'）</ history_sql>
     </ query>
 </ config> 

现在更详细地介绍标签：

dhcpserver部分描述了启动服务器的基本设置，即：

• 主机-服务器在端口67上侦听的IP地址
• 广播-该IP是DHCPOFFER和DHCPACK的广播
• DHCPServer-什么是DHCP服务器的IP
• 颁发的IP地址的LeaseTime租赁时间
• ThreadLimit-同时运行多少个线程来处理端口67上的传入UDP数据包。假定这将对高负载的项目有所帮助；）
• defaultMask，defaultRouter，defaultDNS-如果在数据库中找到IP，但默认未提供给订户，则为订户默认提供什么

Mysql部分：

主机，用户名，密码，基本名-一切都能说明一切。 GitHub上发布的示例数据库结构

查询部分：本部分描述对OFFER / ACK的请求：

• offer_count-请求的行数，返回的格式为ip，mask，router，dns
• offer_n是查询字符串。 如果退货为空，则执行以下报价请求
• history_sql-例如，订户向“授权历史记录”的写入请求

选项部分中的任何变量或DHCP协议中的选项都可以参与请求。

部分选项。 在这里，它已经变得更加有趣了。 在这里，我们可以创建变量，以便稍后在查询部分中使用。

例如：

option_82_hex:sw_port1:20:22 

，此行是将选项82的DHCP请求中出现的整行（十六进制格式）从20到22字节（包括20和22字节）的命令全部放入并放入新变量sw_port1（请求来自的交换机端口）中

 option_82_hex:sw_mac:26:40 

，定义sw_mac变量，取26:40范围内的十六进制

通过使用-d开关启动服务器，可以查看可以在查询中使用的所有可能选项。 我们将看到类似以下日志的内容：

  -DHCPINFORM数据包来自端口0025224ad764的67，b'\ x91 \ xa5 \ xe0 \ xa3 \ xa5 \ xa9- \ x8f \ x8a'，（'172.30.114.25'，68）
 {'ClientMacAddress'：'0025224ad764'，
  'ClientMacAddressByte'：b'\ x00％“ J \ xd7d”，
  'HType'：'以太网'，
  'HostName'：b'\ x91 \ xa5 \ xe0 \ xa3 \ xa5 \ xa9- \ x8f \ x8a'，
  'ReqListDNS'：是的，
  'ReqListDomainName'：是的，
  'ReqListPerfowmRouterDiscover'：是的，
  'ReqListRouter'：是的，
  'ReqListStaticRoute'：是的，
  'ReqListSubnetMask'：是的，
  'ReqListVendorSpecInfo'：43
  'RequestedIpAddress'：'0.0.0.0'，
  '供应商'：b'MSFT 5.0'，
  'chaddr'：'0025224ad764'，
  'ciaddr'：'172.30.128.13'，
  '标志'：b'\ x00 \ x00'，
  'giaddr'：'172.30.114.25'，
  'gpoz'：308，
  '海伦'：6，
  'hops'：1
  'htype'：'MAC'，
  'magic_cookie'：b'c \ x82Sc'，
  'op'：'DHCPINFORM'，
  'option12'：12，
  'option53'：53
  'option55'：55，
  'option60'：60，
  'option61'：61，
  'option82'：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 \\ x00 \\ x06 \\ x00 \ \ x1eX \\ x9e \\ xb2 \\ xad'“，
  “结果”：错误，
  '秒'：768，
  'siaddr'：'0.0.0.0'，
  'sw_mac'：'001e589eb2ad'，
  'sw_port1'：'06'，
  'xidbyte'：b'<\ x89} \ x8c'，
  'xidhex'：'3c897d8c'，
  'yiaddr'：'0.0.0.0'} 

因此，我们可以将任何变量包装在{}中，并将其用于SQL查询中。

让我们获取客户端接收IP地址的历史记录：

服务器启动

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

-d输出模式到DEBUG控制台
-c <文件名>配置文件

汇报

现在，更多有关在Python中实现服务器的信息。 这很痛苦。 Python是动态研究的。 很多时候都是这样的：“哇，我以某种方式做了什么。” 根本没有优化，之所以采用这种形式，主要是因为对python的开发经验很少。 我将在“代码”中介绍服务器实现的最有趣的时刻。

XML配置文件解析器

使用标准的Python模块xml.dom。 这似乎很简单，但是在实施过程中，使用此模块的网络上明显缺乏明智的文档和示例。

 树= minidom.parse（gconfig [“ config_file”]）
     mconfig = tree.getElementsByTagName（“ mysql”）
    对于mconfig中的elem：        
         gconfig [“ mysql_host”] = elem.getElementsByTagName（“主机”）[0] .firstChild.data      
         gconfig [“ mysql_username”] = elem.getElementsByTagName（“用户名”）[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”）
    对于dconfig中的elem：        
         gconfig [“ broadcast”] = elem.getElementsByTagName（“ broadcast”）[0] .firstChild.data      
         gconfig [“ dhcp_host”] = elem.getElementsByTagName（“主机”）[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（“查询”）
    对于qconfig中的elem：  
         gconfig [“ offer_count”] = elem.getElementsByTagName（“ offer_count”）[0] .firstChild.data                          
        对于范围内的num（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                          
    选项= tree.getElementsByTagName（“选项”）       
    对于选项中的元素：          
        节点= elem.getElementsByTagName（“选项”）
        对于节点中的选项：
             optionsMod.append（options.firstChild.data） 

多线程

奇怪的是，Python中的多线程实现非常清晰，简单。

  def PacketWork（数据，地址）： 
 ...
 ＃对收到的包进行分析，并给出答案
 ...


而True：
     data，addr = udp_socket.recvfrom（1024）＃等待UDP数据包
     thread = threading.Thread（target = PacketWork，args =（data，addr，））。start（）＃-运行前面在后台使用参数定义的PacketWork函数
    而threading.active_count（）> gconfig [“ dhcp_ThreadLimit”]：
        time.sleep（1）＃如果已运行的线程数大于设置中的线程数，请等待直到线程数减少 

接收/发送DHCP数据包

为了拦截通过网卡的UDP数据包，您需要“提升”套接字：

  udp_socket = socket.socket（socket.AF_INET，socket.SOCK_DGRAM，socket.IPPROTO_UDP）
 udp_socket.bind（（gconfig [“ dhcp_host”]，67）） 

标志是：

• AF_INET-表示地址格式为IP：端口。 也许是AF_UNIX-地址由文件名给出。
• SOCK_DGRAM-表示我们不接受“原始数据包”，而是已经通过防火墙，并且部分切断了数据包。 即 我们仅获得UDP数据包，而没有UDP数据包包装程序的“物理”组件。 如果使用SOCK_RAW标志，则仍然需要解析此“包装器”。

发送数据包就像广播一样：

  udp_socket.setsockopt（socket.SOL_SOCKET，socket.SO_BROADCAST，1）＃将套接字切换到广播模式
                     rz = udp_socket.sendto（packetack，（gconfig [“ broadcast”]，68） 

，然后到地址“软件包的来源”：

  udp_socket.setsockopt（socket.SOL_SOCKET，socket.SO_REUSEADDR，1）＃将套接字切换为“许多侦听器”模式
                         rz = udp_socket.sendto（packetack，addr） 

其中SOL_SOCKET表示设置选项的“协议级别”，

SO_BROADCAST选项是“广播”头盔包

SO_REUSEADDR选项将套接字切换到多侦听器模式。 从理论上讲，在这种情况下是没有必要的，但是在我测试过的一台FreeBSD服务器上，如果没有该选项，代码将无法正常工作。

DHCP报文解析

这是我真正喜欢Python的地方。 事实证明，“框”使您可以轻松地处理字节码。 允许将其转换为十进制值，字符串和十六进制非常简单-即 我们实际上需要了解软件包的结构。 因此，例如，您可以获得十六进制的一个字节范围，而只有字节：

  res [“ xidhex”] =数据[4：8] .hex（）
     res [“ xidbyte”] =数据[4：8] 

，将字节打包成一个结构：

  res [“ flags”] =包（“ BB”，数据[10]，数据[11]） 

从结构获取IP：

  res [“ ciaddr”] = socket.inet_ntoa（pack（'BBBB'，data [12]，data [13]，data [14]，data [15]））; 

反之亦然：

  res = res + socket.inet_pton（socket.AF_INET，gconfig [“ dhcp_Server”]） 

就这些;）