网络协议篇之DHCP协议（一）—— DHCP协议基础

动态主机配置协议（DHCP）是一种用于动态分配IP地址的应用层协议。其前身是BOOTP协议，DHCP更为复杂，功能更强大。DHCP的实现分为四步：客户端发起Discover包，DHCP Server响应Offer包，客户端请求分配IP，服务器确认（ACK）分配。通过Wireshark抓包，可以分析DHCP包的流程，包括断开和重新连接网络的过程。DHCP包分析显示，Discover包用于发现服务器，Offer包用于提供IP，Request包用于请求分配，ACK包用于确认分配。此外，DHCP还存在饥饿攻击，通过大量请求耗尽服务器IP资源，导致攻击者能够绕过正常分配，进行中间人攻击。

一，动态主机配置协议DHCP

1,DHCP简介

DHCP，全称为Dynamic Host Configuration Protocol（缩写DHCPC），是位于网络层之上的一种应用层协议。当客户主机的IP地址被设置为动态获取时，DHCP服务器将依据DHCP协议为该主机分配IP地址，从而使主机能够通过该IP连接至互联网。

BOOTP协议是DHCP的前身，为实现网络设备的自动地址分配，BOOTP协议应运而生。DHCP逐渐取代了BOOTP，相较于BOOTP，DHCP的复杂性和功能均有显著提升。在实际操作中，若需查看DHCP包，建议在Wireshark中输入过滤条件为BOOTP，而非DHCP。值得注意的是，当前使用的Wireshark版本（1.12.9）较为老旧，未来建议更新至最新版本以验证此假设，同时尝试输入DHCP以筛选显示仅DHCP包。

2，DHCP的实现

DHCP的实现包括4个具体步骤：
第一步，Client端通过发送一个DHCP Discover包来探测网络中可提供IP地址的 DHCP 服务器。
第二步，当 DHCP 服务器接收到 Discover 包后，会通过发送一个 Offer 包来回应客户端，表明其能够提供 IP 地址。
第三步，客户端接收到 Offer 包后，会发送一个 Request 包以请求分配 IP 地址。
第四步， DHCP 服务器通过发送一个 Ack 确认包来确认相关的信息。

二，利用Wireshark抓取DHCP包

1,分析

抓取DHCP包的前提条件是必须确保存在可用的DHCP服务器。随后，需要将主机的IP地址获取方式设置为自动获取。如果主机在抓包前已经通过网络连接，需要先断开主机的网络连接，然后再重新连接至网络。在Windows命令提示符（cmd）下，使用ipconfig命令来完成网络断开与重新连接的操作。

在cmd中可以使用ipconfig /?查看各参数的含义：

(1)ipconfig /release
断开当前的网络连接，主机IP变为0.0.0.0，主机与网络断开，不能访问网络。
(2)ipconfig /renew
更新适配器信息，请求连接网络，这条命令结束之后，主机会获得一个可用的IP，再次接入网络。

2,开始抓包

实验环境设置为Windows 10、Wireshark 1.12.9，并采用有线网络连接。具体操作步骤如下：(1)启动Wireshark进行抓包操作，将过滤器设置为bootp，仅显示DHCP数据包。(2)在命令提示符（cmd）窗口中执行ipconfig /release命令以断开当前网络连接。

可以看到此时所有的网卡都已经断开。以太网处于断开状态。

Wireshark中截获到一个DHCP Release数据包。

(3)在cmd中输入ipconfig /renew 请求网络连接。

在Wireshark中新增了4个DHCP数据包，这一现象值得注意：数据包1为DHCP Discover类型，数据包2为DHCP Offer类型，数据包3为DHCP Request类型，数据包4为DHCP ACK类型。

在执行完此命令后，您将在命令行界面（CMD）中看到主机获得IP地址，并成功连接到网络。

(4)为了后续分析使用，我们再执行一次ipconfig /renew：

值得注意的是，在Wireshark中新增了三个关键数据包：DHCP ACK、DHCP Request和DHCP ACk。此外，每次执行ipconfig /renew命令时会增加两个相关数据包：DHCP Request和DHCP ACk。

三，DHCP包分析

本节将深入探讨在执行ipconfig /renew命令时，生成的4个DHCP数据包的含义及其背后的作用机制。这些数据包不仅展示了客户机与DHCP服务器之间的交互过程，同时也反映了IP动态分配的机制。

在Client端，通过发送一个广播包，IP地址为0.0.0.0，可以观察到目的IP地址为255.255.255.255。Client的目标是通过此数据包，发现能够提供服务的DHCP服务器。

通过下图可以看出，DHCP协议属于应用层协议。在应用层，DHCP协议被定义为...在传输层，该协议采用UDP协议来实现...目的端口设置为67。

当DHCP服务器接收到一条DHCP Discover数据包时，向客户端发送响应，通过一个DHCP Offer包。

DHCP服务器继续采用广播地址作为目的地址，这与其客户端均未拥有私有IP地址有关。由于多个客户端可能使用0.0.0.0作为源IP地址向DHCP服务器发起IP分配请求，DHCP服务器自身不能分配0.0.0.0这个地址，因此，DHCP服务器仍采用广播方式，向所有正在请求的客户端发送可用的IP地址。

DHCP服务器分配了一个可分配的IP地址，在该数据包的Your (client) IP Address字段中，可以观察到DHCP服务器分配的IP地址。

除了上述内容，如图中标注的区域所示，服务器还提供了子网掩码、路由器、DNS、域名、IP地址租用期等相关信息。

当Client接收到DHCP Offer包时（特别是当存在多个可连接的DHCP服务器时），确认存在可以与其交互的 DHCP 服务器后，Client随后发送请求数据包，以请求分配IP。此时的源IP和目的IP仍为0.0.0.0和255.255.255.255。

4，DHCP ACK包
服务器用DHCP ACK包对DHCP请求进行响应。

在数据包中包含这些信息，表示将这些资源分配给Client。Client的IP地址：分配给Client的可用IP地址。其余各项option信息中，前两项是DHCP服务器发送的消息类型（ACK）和服务器的身份标识，其余选项包括：Subnet Mask：Client端分配到的IP地址的子网掩码；Router：路由器Domain Name Server：DNS服务器，域名服务器Domain Name：域名IP Address Lease Time：IP地址租用期。

四，DHCP starvation attack

实际上，各种各样的攻击技术总是令人惊叹。不谈道德因素，不得不承认，制造这些攻击的人都是具有高超智慧的人。

多种中攻击DHCP的技术，本文将介绍其中一种，其机制类似于经典的SYN flooding攻击。

DHCP starvation attack亦称DHCP饥饿攻击，通过理解其名称即可知，其本质即为通过大量请求耗尽目标服务器的资源，从而达到对目标网络的破坏目的。

攻击者持续向DHCP服务器发送DHCP请求包，最终耗尽服务器的可用IP地址。随后，攻击者模拟合法设备，向客户端分配IP地址，并将客户端的默认网关和DNS设置为其自己的设备IP地址，从而成功实施中间人攻击。