三、分析抓到的数据包

用户从DHCP获取IP过程如下：

1、 用户发出DHCPDISCOVER报文；

图DHCP4 用户发出DHCPDiscover广播报文

开始抓报文时首先执行的IPCONFIG/RELEASE命令的作用是用来释放IP，这条报文后面分析，在释放IP后执行的更新IP命令IPCONFIG/RENEW将发起一个DHCP过程，分析从这里开始。现在，客户机没有地址，它就会发出一个DHCPDiscover报文，该报文是广播报文，所有的具有DHCP Server功能的服务器都会收到该报文。
图DHCP5

在图中我们可以看到该报文在链路层中发的确实是广播报文。由于DHCP协议是初始化协议，更简单的说，就是让终端获取IP 地址的协议，既然终端连IP地址都没有，何以能够发出IP报文呢？

为了解决这个问题，DHCP报文的封装采取了如下措施：

1、首先链路层的封装必须是广播形式，即让在同一物理子网中的所有主机都能够收到这个报文。在Ethernet_II格式的网络中，就是目标MAC为全1。

2、由于终端没有IP地址，IP头中的原IP规定填为全0。

3、当终端发出DHCP请求报文，它并不知道DHCP SERVER的IP地址，因此IP头中的目标IP填为子网广播IP——全1，以保证DHCP SERVER的IP协议栈不丢弃这个报文。

4、上面的措施保证了DHCP SERVER能够收到终端的请求报文，但仅凭链路层和IP层信息，DHCP SERVER无法区分出DHCP报文，因此终端发出的DHCP请求报文的UDP层中的原端口为68，目标端口DstPort为67。即DHCP SERVER通过知名端口号67来判断一个报文是否是DHCP报文。
图DHCP6

DHCP协议的报文中主要数据格式详解
图DHCP7

Boot record type为1时表示是Client的请求，为2时表示是Server的应答。
Hardware address typeClient 的网络硬件地址类型，1表示Client 的网络硬件是10MB的以太网类型
/Hardware address lengthClient 的网络硬件地址长度，6表示Client 的网络硬件地址长度是6bytes（即以太网类型的6bytes的MAC地址）。
HOPS跳数，表示当前的DHCP报文经过的DHCP RELAY（中级）的数目，每经过一个DHCP中继，此字段就会加1，此字段的作用是限制DHCP报文不要经过太多的DHCP RELAY，协议规定，当“hops”大于4（现在也有规定为16）时，这个DHCP报文就不能再进行处理，而是丢弃。

Transaction id事务ID，Client每次发送DHCP请求报文时选择的随机数，用来匹配server的响应报文是对哪个请求报文的响应。Client会丢弃“ID”不匹配的响应报文。

Elapsed boot time秒数，用来表示client开始DHCP请求后的时间流逝秒数
flags标志，在 BOOTP中此字段是保留不用的，在DHCP协议中也只使用了其左边的最高位。
Client self-assigned IPaddress客户机IP地址
Client IP address server分配给client的IP地址
Next Server to use in bootstrap服务器IP地址
Relay AgentDHCP中继代理IP地址
Client hardware address客户机硬件地址MAC
Host name 服务器的主机名
Boot file nameClient 的启动配置文件名

Vendor Information tag选项字段，此字段中包含了大量可选的终端初始配置信息和网络配置信息，对于BOOTP协议，此字段为64bytes，对于DHCP协议，此字段为64---312 bytes。其中最常用的选项列表如下：

Dhcp message typecode = 53， length = 1， value= 1-8，此字段表示DHCP报文类型
Router Ipcode = 3， length = IP地址长度， value=client的默认网关的 IP地址；
DNS Ipcode = 6， length = IP地址长度的倍数， value= client的DNS服务器的IP地址序列；
Wins Ipcode = 44， length = IP地址长度的倍数， value= client的WINS服务器的 IP地址序列；
Client idcode = 61， length = client的网络硬件地址的长度＋2， value=“htype”+“hlen”+ client的网络硬件地址；
server idcode = 54， length = IP地址长度， value= DHCP SERVER的IP地址；


其中我们要注意Transaction ID＝CF04CD61和DHCP Message Type一项中type＝Discover，前一项表示会话ID，即DHCP Server发回的响应报文中该结构的数值要与发出去的DHCP Discover中的该结构数值一样，后一项说明DHCP报文类型为Discover类型报文。

2 DHCP SERVER回送DHCPOFFER报文
图DHCP8

从图中可以看出，DHCPOFFER报文是单播而不是广播，报文明确给出了目标MAC和IP，这一点不同与一般的技术文章介绍。其实，DHCP SERVER给终端的响应报文是根据DHCP报文中的内容决定是广播还是单播，一般都是广播形式。通讯源端口是67，目标端口为68，客户端通过端口号68来判断一个报文是否是DHCP SERVER的响应报文，Transaction ID＝CF04CD61，表示这个报文是与图DHCP7中的DHCPDiscover报文相关的报文，因为二者标示一致。
从DHCP Server回应的DHCPOffer报文中我们还可以得到DHCP拟分配给客户端的初始配置信息和网络配置信息，其中

Client self-assigned IP address =0.0.0.0表示客户机还没有使用该地址
Client server-assigned IP address =10.177.124.73表示DHCP Server分配给该客户机的IP地址


Server IP ID=218.290.240它标示了客户机下一次发出DHCPRequest报文时，哪个DHCP Server会发出回应
DHCP Message Typee＝DHCP Offer表示这是一个对DHCPDiscover的回应报文
Request IP address lease time =6000 表示租期是100分钟
Domain Name Server=218.29.0.251域名服务器地址
Gateway address=10.177.124.254网关地址
Subnet mask=255.255.255.0 表示这个地址的网段是一个标准的C类地址网段

详细的请参见图DHCP9

所有发送DHCP Offer信息包的服务器将保留它们提供的一个IP地址。在该地址不再保留之前，该地址不能分配给其他的客户。


用户发出DHCPREQUEST报文

图DHCP10
客户以广播的方式发送DHCP Request信息包作为响应。注意其中的DHCP Message Type一项中type＝Request表示这是一个请求报文。
客户利用DHCP Request询问服务器其它的配置选项，如：DNS或网关地址如图DHCP11

DHCP SERVER回送DHCPACK报文
图DHCP12

该信息包是以单播的方式发送的。当服务器接收到DHCP Request信息包时，它以一个DHCP Acknowledge信息作为响应，其内容同DHCPOFFER类似，并在“选项”字段中增加了IP地址使用租期选项。

宣告确认

CLIENT收到DHCPACK报文后（经过上面的处理后，有且只有一个DHCPACK报文），会检查DHCP SERVER分配给自己的IP地址是否能够使用，如在以太网类型的网络中，CLIENT会发出一个ARP请求来确定DHCP SERVER分配的IP地址是否已经被别人使用，如果可以使用，则CLIENT成功获得IP地址，并根据IP地址使用租期自动启动续延过程。

如图DHCP13

DHCP协议报文的种类

前面反复提到DHCP Message Type项，这里列出所有DHCP协议报文的种类。DHCP协议采用CLIENT-SERVER方式进行交互，其报文格式共有8种，具体含义如下：

1：DHCPDISCOVER（0x01），此为Client开始DHCP过程的第一个报文

2：DHCPOFFER（0x02），此为Server对DHCPDISCOVER报文的响应

3：DHCPREQUEST（0x03），此报文是Slient开始DHCP过程中对server的DHCPOFFER报文的回应，或者是client续延IP地址租期时发出的报文

4：DHCPDECLINE（0x04），当Client发现Server分配给它的IP地址无法使用，如IP地址冲突时，将发出此报文，通知Server禁止使用IP地址

5：DHCPACK（0x05），Server对Client的DHCPREQUEST报文的确认响应报文，Client收到此报文后，才真正获得了IP地址和相关的配置信息。

6：DHCPNAK（0x06），Server对Client的DHCPREQUEST报文的拒绝响应报文，Client收到此报文后，一般会重新开始新的DHCP过程。

7：DHCPRELEASE（0x07），Client主动释放server分配给它的IP地址的报文，当Server收到此报文后，就可以回收这个IP地址，能够分配给其他的Client。

8：DHCPINFORM（0x08），Client已经获得了IP地址，发送此报文，只是为了从DHCP SERVER处获取其他的一些网络配置信息，如route ip，DNS Ip等，这种报文的应用非常少见。

图DHCP14是一个运行IPCONFIG/RELEASE后释放IP的报文，从图中可以看出DHCP Message Type是7，他的作用是主动释放server分配给它的IP地址的报文，Server收到此报文后，就可以回收这个IP地址，能够分配给其他的Client。


上面提到的都是在已经开机的情况下获得的报文，如果计算机重新启动，是不是完全按照文章提到的四步得到IP参数。看下面的图DHCP15
其中包含关机前获得的IP=192.168.0.22，这是不同与前面提到的10.177.124.X段的IP。原来客户机保留了上一次获得的地址，客户机在重新启动时，如果租用期未超过50%，它就会认为它已经知道该与哪台DHCP服务器进行联系，于是就跳过前两步，并发送另一个DhcpRequest报文给同一个服务器。如果该IP地址仍然可用的话，该DHCP服务器将给这台客户机返回另一个确认消息。 同样，DHCP服务器上也会保留（在租用期内的）客户机的地址。如果你的DHCP服务器中的租用期设的足够长，你就会发现，重启一台客户机后，客户机总是得到同一个地址。这正是由于客户机、服务器能保存已分配地址所造成的。

如果一台客户机未从该DHCP服务器获取过地址，或者它获得的地址已过期，那么它将需要经过全部四个步骤才能得到一个IP地址。