DHCP&ARP协议抓包与分析_dhcp和arp实验

DHCP

动态主机配置协议：也叫即插即用协议，由DHCP服务器控制一段IP地址范围，客户机登录服务器的时候可以自动获取服务器分配的IP地址和子网掩码。当我们将客户机的IP设置成动态获取的时候，DHCP服务器就会根据DHCP协议给客户端分配IP地址

DHCP的前身是BOOTP，比BOOTP多出一个租约的概念

作用及特点

1.自动分配IP，子网掩码，网关，DNS

2.DHCP客户端使用68端口，服务器使用67端口，使用UDP应用层的协议

3.DHCP服务器和客户端需要在一个局域网内，在为客户端分配IP的时候需要进行多次广播.DHCP也可以为其他网段的主机分配内存，只要连接两个网段的路由器能转发DHCP配置请求即可，这要求路由器配置中继功能。

分配IP的三种方式

1.自动分配方式，服务器为主机指定一个永久性的IP地址，一旦客户端从服务器拿到IP地址后，就可以永久性使用该地址

2.动态分配：服务器分配一个IP地址给客户端，该地址具有时间限制，时间到期后，该地址可以被其他主机使用

3.手动分配：客户端的IP地址由网络管理员指定，服务器只将IP地址告诉主机即可

DHCP中继

默认情况下，路由器是会隔离广播包的，即不会讲一个广播包从一个子网发送到另外一个子网；当DHCP服务器和客户端不在同一个子网的情况下，由客户端的默认网关的路由器将广播包转发给DHCP所在的子网，这就是DHCP中继。

工作流程

第一步：搜索阶段：
客户端第一次登录，计算机发现本机没有任何IP地址绑定，就以广播形式发送DHCP discover信息来寻找DHCP 服务器，即向255.255.255.255发送广播信号，网络上每一台安装了TCP/IP协议的主机都会接收到这个信息，但只有DHCP服务器才会作出响应（DHCP discover）

第二步：提供地址
接收到DHCP Discover的服务器就会作出响应，它从尚未分配的IP地址池中挑选一个地址分配给G客户机，向DHCP客户机发送一个包含分配的IP地址和其他设置DHCP offer提供信息，因为此时客户端还没有IP，该包依然是以广播的形式发送（DHCP offer）

第三步：选择阶段
DHCP客户端接受到DHCP offer提供的信息以后，选择第一个接受到的信息，然后以广播的形式回答一个DHCP request请求信息，该信息包含他所选定的DHCP服务器请求IP地址的内容（DHCP request）

第四步：确认阶段
当服务器收到客户端回复的DHCP request请求信息之后，便向DHCP客户端发送一个包含它提供的IP地址和其他设置的DHCP ack信息，确认租约，并指定租约时长，告知DHCP客户端可以使用它提供的IP地址。然后，DHCP客户机便讲起TCP/IP协议与网卡绑定，另外，除了DHCP客户机选中的DHCP服务器外，其余的DHCP服务器将回收提供的地址。（DHCP ack）

之后客户机登录网络的时候，就不需要再发送DHCP discover信息了，而是发送包含前一次所分配的IP地址的DHCP request 请求信息。每当服务器收到这个消息，就会尝试让该客户机使用之前的地址，如果可以会回复一个DHCP ack。如果这个IP地址已经无法分配给该客户机，服务器就需要给客户机回一个NACK信息，客户机收到NACK 后，就会重新进行上面的流程

DHCP续租

1.在该IP使用超过租期50%的时候，客户机会发送DHCP request请求续约，如果服务器回复了ACK ,那么租约相应的延长，如果没有回复，则客户端继续使用该IP地址

2.当使用时间达到87.5%的时候，继续向服务器发送DHCP request，如果服务器回复了ACK ,那么租约相应的延长，如果没有回复，则客户端继续使用该IP地址

3.当到达租约时间，客户机自动放弃该IP地址，并开始新的DHCP过程

抓包分析

DHCP discover

DHCP offer

DHCP request

DHCP ack

ARP

ARP-地址解析协议：用于实现从IP地址到MAC地址的映射，即询问目标IP地址对应的MAC地址。这里需要注意：ARP协议只应用于IPV4协议中，IPV6协议使用的是NDP（邻居发现协议）

如果目标主机不在同一个子网下，它会查找下一跳路由的MAC地址

工作机制

假设A与B在同一子网下，即不需要经过路由的转换：

主机A以广播的形式向以太网上所有的主机发送一个ARP请求包，这个请求包内包含了想要知道MAC地址的那个主机的IP,这个包会被子网下所有的主机和路由器接收并解析，如果ARP包中的目标IP地址和自己的IP地址相同，就会将自己的MAC地址写入响应包以单播的形式返回给主机A.

这一过程需要注意的是主机B在发现ARP请求中的IP与自己一致时，会将该IP对应的MAC加入到自己的ARP缓存列表中。

同时主机A在收到主机B的ARP回复消息时，也会将IP对用的MAC加入自己的ARP缓存列表中。

以上过程完成之后，主机A和主机B之间就可以愉快的传输IP数据啦！

我们可以通过ARP命令查询本机中IP地址和MAC地址对应的关系，添加和删除静态对应关系。

如下：我们可以通过arp -a查询本机缓存：

这里可以看见本机有三个网卡接口：每个网卡接口都有对应的ARP缓存，可以通过ipconfig查看对应的网卡接口分别是什么。

当然也可以通过arp -d删除指定条目的ARP缓存，具体的指令使用方法大家可以多了解！

抓包分析

在wireshark中抓取一个ARP请求和响应的流程，可以使用电脑连接WLAN后使用wireshark抓取无线WLAN网卡的网络包，当有新设备接入的时候恰好WLAN又没有缓存，就会产生一次ARP交互。

ARP请求

对端收到ARP请求后根据IP地址匹配到后会缓存映射关系后回复对端，其余无法匹配广播包的主机或者路由器丢掉广播包即可。

ARP响应

收到回应后将对应的MAC地址与IP地址的映射加入缓存列表后即可。

ARP缓存

ARP缓存分为静态缓存和动态缓存。

一般静态缓存会一直存在于缓存列表中永久生效。而动态缓存一般的生存周期是300s，即如果在300s内没有使用过该缓存，则到期自动失效删除！

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