计算机网络——DHCP协议详解

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本文将针对以下问题逐条进行解答：

01 DHCP协议是什么？

02 客户端与服务端处于同一广播域内，DHCP协议如何工作的？

03 客户端和服务端不在同一网段，客户端如何通过广播发现服务器？

04 客户端和服务端不在同一网段时，服务器为什么能给客户端分配到所属网段的IP地址？

05 DHCP有哪些安全漏洞*？

06 如何解决DHCP的安全漏洞呢？

01 DHCP协议简介

一台电脑，需要被分配到IP地址、网络掩码、缺省网关、DNS服务器IP才算获得了完整的IP参数。那么这些IP参数，是不是需要我们一个个去用户电脑里手动配置呢？

答案是不用的，TCP/IP协议的发明者，为了让TCP/IP协议简单易用，发明了一个自动化配置工具，这就是DHCP(动态主机配置协议)。

这相当于，人类最初想要点火，需要手动钻木取火，而现在只需要一个简单的打火机，按钮一按便可以点火一样。

02 客户端与服务端处于同一广播域内，DHCP协议工作机制

1、客户端发现服务端 （ 客户端：亲爱的，我的礼物在哪里？）

电脑的操作系统安装了TCP/IP协议栈，这个协议栈其中包含了DHCP客户端进程，这个客户端会广播发送一个发现服务器的报文，格式为UDP封装，目的端口号为68，源端口号为67

2、服务端回复客户端 ( 服务端：亲爱的，这个礼物你要嘛)

服务端接收到客户端的发现报文，会从IP地址池中选择一个空闲的IP地址、对应的子网掩码、缺省网关、DNS服务器IP地址，并以单播的方式发给客户端，目的端口是67，源端口号为68

3、客户端请求IP参数 （ 客户端：亲爱的，我要我要）

客户端接收到服务器的回应，接受服务器分配的IP参数，以单播的方式请求服务器提供的IP参数，发给服务器。

4、服务端确认请求 （ 服务端：亲爱的，给你，你喜欢就好 ）

服务器最终确认客户端的请求，以单播方式发送给客户端。

5、客户端ARP广播确认 （ 客户端接过礼物，看看自己的周围有没有一样的礼物，如果没有的话，就说：亲爱的，这个礼物好独特啊，我接受了；如果发现其他人也有这个礼物，就说，你给我的其他人也有了，我不要）


客户端接收到服务端的确认后，会尝试ARP请求自己IP所对应的MAC地址，看看有没有回复。如果没有回复，那就说明自己现在这个IP地址是该广播域内独一无二的，不会引起IP地址冲突。于是将自己获得IP参数配置到TCP/IP协议栈

03 客户端和服务端不在同一网段时，客户端通过广播发现服务器的机制

在02 里说到了同一个网段里面DHCP协议的过程，我们会发现一个网段需要一个DHCP服务器。 但是，对于有成千上万个网段的大型网段中，是不是需要巨大数量的DHCP服务器呢？这显然是不现实的。

那么，当客户端和服务端不在同一个网段的时候，广播包跨越不过不同网段的时候，客户端如何通过广播发现服务端呢？其实也简单，你找个帮手，帮你喊话就得了，这个帮手就是DHCP中继代理

简单来说，DHCP中继代理就是让客户端和服务端互相发现彼此的中介结构。 就是我们所谓的中介，帮我们传话的。

具体是这样的，每个网段都配置一个DHCP中继代理，DHCP中继代理先静态配置DHCP服务器的IP地址，DHCP中继代理，自然可以接收到本网段的客户端DHCP广播报文，然后广播报文修改成单播报文，目的IP地址为DHCP服务器，源IP地址代理为自己的，然后单播发送给服务器，服务器的回复自然也是单播发给代理，代理再将服务器的回复单播发给客户端。

04 客户端和服务端不在同一网段时，服务器给客户端分配到所属网段的IP地址的方法

有DHCP中继代理的情况下，接收到客户端广播的DHCP发现包时，会在DHCP报文内部填写一个字段【中继代理：10.1.1.1】

这样服务器接受到DHCP中继代理发过来的包时，就会根据中继代理的地址，找到网段10.1.1.0地址池，然后找出空闲的地址分配会客户端。

05 DHCP协议存在的安全漏洞

服务器会依据DHCP报文来唯一分配一个IP地址，这就是最大的安全漏洞。

设想一下， 一台恶意电脑，伪造了成千上万的MAC地址，用这些MAC地址分别发送DHCP消息报文。

而如果没有防护机制的话，DHCP就会分配出去IP地址，造成的结果是：IP地址池耗尽了，同一网段的其他用户无法自动拿到地址上网了。 这不就相当于，你占着茅坑不拉屎，浪费了资源嘛。

06 解决DHCP的安全漏洞的方法

这里我们需要引入一个配置，叫 DHCP Snooping(DHCP 窥探)

通过在网络的入口，最靠近用户的二层交换机上配置 DHCP Snooping，让二层交换机偷窥主机与DHCP服务器信息交换，当看到主机信息途经交换机时，交换机修改报文，在原报文的基础上添加一个安全选项【Option 82】，这个选项具体有哪些内容呢？

交换机名称、交换机端口名称，即这条消息是从哪个交换机、哪个端口接收到的。

交换机把这个定位主机的位置消息，添加到【Option 82】字段里。服务器不仅要看客户端MAC地址，还要参考主机的位置消息。 如果设定一个交换机/端口最多只能分配两个IP地址，那么来自同一个交换机/端口的伪造DHCP报文都会被拒绝分配IP地址，因为超出了2个IP地址。




除此之外，交换机还偷窥到服务器给主机分配的IP地址，还知道主机连接的端口号、主机的硬件地址MAC地址，生成一张表，用于记录交换机端口、MAC地址、IP地址的绑定关系。



扩展：其实DHCP Snooping不仅可以解决DHCP欺骗问题，还可以解决ARP欺骗问题

ARP欺骗

当同网段进行通信的时候，需要使用ARP广播来发现彼此的MAC地址。
但是如果小A和小B进行通信的时候，小A问小B的MAC地址，而小C听到了，用自己的MAC地址来回应。让小A信以为真，觉得小C是小B，原来发给小B的流量都发给小C了。如何小C看完内容后，再用小B的MAC地址作为目的MAC发给小B。这就是网络流量的劫持

而如果小C冒充网关的话，则网段里面访问其他网段的流量都会被小C劫持。这很危险

而使用了DHCP Snooping后，二层交换机有了一份绑定表，当小C试图欺骗小A，自称小B时。交换机因为已经有了小B的MAC、IP、端口号，所以就会发现这个欺诈行为，如何直接丢弃，并在日志文件里记录这个欺骗行为。

以上文章，作为自己的学习笔记，仅供参考

本文完，感谢你的阅读！！！

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