DHCP服务器实现

概述：

动态主机配置协议 DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议） 是采用UDP作为传输协议，客户端发送消息到DHCP服务器的的67号端口，服务器返回消息给客户端的68号端口，该协议允许服务器向客户端动态分配 IP 地址和配置信息。DHCP协议支持C/S（客户端/服务器）结构，主要分为两部分：

1、DHCP客户端：通常为网络中的PC、打印机等终端设备，使用从DHCP服务器分配下来的IP信息，包括IP地址、DNS等。

2、DHCP服务器：所有的IP网络设定信息都由DHCP服务器集中管理，并处理客户端的DHCP请求。

本文将使用CH32V307实现DHCPSERVER用于给对端设备通过DHCP协议分配ip信息。

原理：

DHCP在工作过程中涉及到的报文种类及其作用如下：

1、DHCP DISCOVER：客户端开始DHCP过程的第一个报文，是请求IP地址和其它配置参数的广播报文。

2、DHCP OFFER：服务器对DHCP DISCOVER报文的响应，是包含有效IP地址及配置的单播（或广播）报文。

3、DHCP REQUEST：客户端对DHCP OFFER报文的响应，表示接受相关配置。客户端续延IP地址租期时也会发出该报文。

4、DHCP DECLINE：当客户端发现服务器分配的IP地址无法使用（如IP地址冲突时），将发出此报文，通知服务器禁止使用该IP地址。

5、DHCP ACK ：服务器对客户端的DHCP REQUEST报文的确认响应报文。客户端收到此报文后，才真正获得了IP地址和相关的配置信息。

6、DHCP NAK：服务器对客户端的DHCP REQUEST报文的拒绝响应报文。客户端收到此报文后，会重新开始新的DHCP过程。

7、DHCP RELEASE：客户端主动释放服务器分配的IP地址。当服务器收到此报文后，则回收该IP地址，并可以将其分配给其它的客户端。

8、DHCP INFORM：客户端获得IP地址后，发送此报文请求获取服务器的其它一些网络配置信息，如DNS等。

DHCP服务器向DHCP客户端出租的IP地址一般都有一个租借期限，期满后DHCP服务器便会收回出租的IP地址。为了能继续使用原先的IP地址，DHCP客户端会向DHCP服务器发送续租的请求。

DHCP续租的工作流程描述如下：

1、在使用租期过去50%时刻处， 客户端向服务器发送单播DHCP REQUEST报文续延租期。

2、如果收到服务器的DHCP ACK报文，则租期相应向前延长，续租成功。如果没有收到DHCP ACK报文，则客户端继续使用这个IP地址。在使用租期过去87.5%时刻处，向服务器发送广播DHCP REQUEST报文续延租期。

3、如果收到服务器的DHCP ACK报文，则租期相应向前延长，续租成功。如果没有收到DHCP ACK报文，则客户端继续使用这个IP地址。在使用租期到期时，客户端自动放弃使用这个IP地址，并开始新的DHCP过程。

实现：

1、创建本地端口号为67的UDP SOCKET;

2、接收并解析DHCP客户端发来的DHCP DISCOVER请求，记录DHCP客户端请求的XID以及MAC地址;

3、封装对应的DHCP OFFER与DHCP ACK包用来响应DHCP客户端的请求;

抓包：