动态主机配置协议 (DHCP)

动态主机配置协议 (DHCP) 是一种网络协议，用于自动分配 IP 地址及其他网络配置信息。它可以将网络管理员的工作自动化，使得网络设备更容易添加和管理。DHCP 可以在局域网 (LAN) 上自动分配和管理 IP 地址，并指定默认网关、子网掩码等网络配置信息。

工作原理

DHCP 服务器通过广播方式发送一个特定的数据包到局域网，被称为 DHCP DISCOVER 数据包。客户端接收到这个信息后，会向 DHCP 服务器发送一个 DHCP REQUEST 请求，并请求获得一个 IP 地址和相关信息。DHCP 服务器通过 DHCP ACK 确认该请求，并返回一个 IP 地址和其他网络配置信息，客户端接受到 DHCP ACK 后会自动获取这些配置信息并通过它们连接到网络。

优点

• 自动化管理：DHCP 可以自动分配 IP 地址和其他网络配置信息，相比手动配置可以大大减少网络管理员的工作负担和出错可能性。
• 更加灵活：可以通过 DHCP 修改器方便的更改一个 IP 地址或其他相关配置信息，而不需要修改每个设备的配置。这样可以让网络更加灵活和易于管理。
• 减少 IP 地址浪费：DHCP 服务器可以重新利用过期或闲置的 IP 地址，从而最大限度地减少 IP 地址的浪费和滥用。

代码片段

以下是使用 Python 实现基本的 DHCP 服务器：

import socket

# DHCP 监听地址
DHCP_SERVER = '0.0.0.0'
DHCP_PORT = 67

# 对于现有的设备，这些 IP 地址已经分配，但不同于实际情况
CLIENT_IP_ADDRS = ['192.168.1.100', '192.168.1.101', '192.168.1.102']

def main():
    # 创建 UDP 套接字，监听 DHCP 请求
    conn = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    conn.bind((DHCP_SERVER, DHCP_PORT))
    print('DHCP server listening on {}:{}'.format(DHCP_SERVER, DHCP_PORT))

    # 进入消息循环，处理来自 DHCP 客户端的请求
    while True:
        # 接收请求消息，并输出
        data, address = conn.recvfrom(1024)
        print('Received DHCP request from {}:{}'.format(address[0], address[1]))
        print(data)

        # 检查请求以确定请求的类型
        dhcp_msg_type = get_dhcp_message_type(data)
        if dhcp_msg_type == 1:
            ip_addr = get_available_ip_addr()
            if ip_addr is not None:
                dhcp_offer = create_dhcp_offer(ip_addr, address[0])
                conn.sendto(dhcp_offer, address)
                print('Sending DHCP offer to {}:{}'.format(address[0], address[1]))
        elif dhcp_msg_type == 3:
            # DHCP 请求被接受并 IP 地址成功获取，打印 IP 地址
            print('Assigned IP address {} to {}'.format(str(address[0]), get_dhcp_client_id(data)))

# 从 DHCP 请求中获取消息类型
def get_dhcp_message_type(data):
    return data[242]

# 根据客户端 ID 获取分配的 IP 地址
def get_dhcp_client_id(data):
    return data[28:44]

# 从现有的可用地址列表中查找可用地址
def get_available_ip_addr():
    for ip in range(100, 200):
        if '192.168.1.{}'.format(ip) not in CLIENT_IP_ADDRS:
            return '192.168.1.{}'.format(ip)
    return None

# 创建 DHCP Offer 回复
def create_dhcp_offer(ip_addr, client_ip_addr):
    op = 2
    htype = 1
    hlen = 6
    hops = 0
    xid = 12345678
    secs = 0
    flags = 0
    ciaddr = b'\x00\x00\x00\x00'
    yiaddr = socket.inet_aton(ip_addr)
    siaddr = socket.inet_aton(DHCP_SERVER)
    giaddr = b'\x00\x00\x00\x00'
    chaddr = b'\x00\x01\x02\x03\x04\x05'
    sname = b'\x00' * 64
    file = b'\x00' * 128
    dhcp_magic = b'\x63\x82\x53\x63'
    dhcp_msg_type = b'\x35\x01\x02'
    dhcp_server_id = b'\x36\x04' + socket.inet_aton(DHCP_SERVER)
    dhcp_offer_ip = b'\x32\x04' + socket.inet_aton(ip_addr)
    dhcp_client_id = b'\x3d\x07\x01\x02\x03\x04\x05'
    dhcp_lease_time = b'\x33\x04\x00\x00\x01\x2c'
    return dhcp_magic + dhcp_msg_type + dhcp_server_id + dhcp_offer_ip + dhcp_lease_time + dhcp_client_id

if __name__ == '__main__':
    main()

以上代码仅供参考，实际情况可能会有所不同。