Иногда, нужен исходник простой DHCP-службы, чтобы добавить её функциональность к себе в проект, а не использовать для этого полноценный DHCP сервер. Например, в локальной сети, есть главный сервер DHCP, который выделяет компьютерам IP-адреса, и есть также небольшой сервер DHCP, который выделяет определённый IP-адрес только конкретному устройству. Так как DHCP-протокол работает через UPD, то данные можно посылать широковещательно (а не точка-точка), соответственно и подхватить их в сети можно легко. Для этого мы будем воспольльзуемся простым алгоритмом фильтрации, который будет фильтровать запросы и выдавать IP-адреса только разрешенным MAC-адресам.

Определение DHCP

DHCP расшифровывается как Dynamic Host Configuration Protocol и состоит из двух компонент: клиент DHCP (сетевое устройство запрашивающее IP-настройки), и DHCP-сервер (Интернет-узел, который возвращает параметры конфигурации запросившему клиенту).

Краткое описание того, как работает небольшой DHCP-сервер

DHCP-сервер обычно устанавливается в локальной сети, и используется для централизованного выделения конфигураций TCP-IP сетевым устройствам или компьютерам с установкой автоматического получения айпишника. DHCP-сервер ожидает запросы на UDP-порте номер 67 и отправляет данные клиентам так же на UDP-порт 67. Служба UDP использует асинхронный метод с использованием функции обратного вызова:

//эта функция запускает слушающий UDP-сервис
 
private void IniListnerCallBack()
{
 try
 {
 // start teh recieve call back method
 s.u.BeginReceive(new AsyncCallback(OnDataRecieved), s);
 }
 catch (Exception ex)
 {
 if (IsListening == true)
 Console.WriteLine(ex.Message);
 }
}
 
// Это коллбэк функция, которая вызывает в момент приёма данных.
// переменная asyn должна содержать экземпляр UPD-структуры (UDPstate)
 
public void OnDataRecieved(IAsyncResult asyn)
{ 
 Byte[] receiveBytes;
 UdpClient u;
 IPEndPoint e;
 
 try
 {
 //получаем udp-пакет клиента
 
 u = (UdpClient)((UdpState)(asyn.AsyncState)).u; 
 //get the endpoint (shall contain refernce about the client)
 
 e = (IPEndPoint)((UdpState)(asyn.AsyncState)).e; 
 //останавливаем коллбэк и получаем количество принятых байт
 
 receiveBytes = u.EndReceive(asyn, ref e);
 //генерируем событие с полученными данными в DHCP-класс
 
 DataRcvd(receiveBytes, e);
 } 
 catch (Exception ex)
 {
 if (IsListening == true)
 Console.WriteLine(ex.Message);
 }
 finally
 {
 u = null;
 e = null;
 receiveBytes = null;
 // Заново запускаем слушающий сервис
 
 IniListnerCallBack();
 } 
}

UDP-клиент должен быть запущен и слушать в сети входящие запросы. Каждое сообщение должно идентифицироваться уникальным МАС-адресом и номером транзакции (Transaction ID (D_xid) - это случайное число, сгенерированное клиентом). При обмене данные передаются как поток байтов и формат должен соответствовать следующей RFC-структуре:

public struct DHCPstruct 
{
 public byte D_op; //Op код: 1 = bootRequest, 2 = BootReply
 
 public byte D_htype; //Тип физического адреса: 1 = 10MB эзернет
 
 public byte D_hlen; //длина физического адреса: длина MACID
 
 public byte D_hops; //физические опции
 
 public byte[] D_xid; //transaction id (5), 
 
 public byte[] D_secs; //elapsed time from trying to boot (3)
 
 public byte[] D_flags; //флаги (3)
 
 public byte[] D_ciaddr; // IP клиента (5)
 
 public byte[] D_yiaddr; // IP вашего клиента (5)
 
 public byte[] D_siaddr; // IP сервера (5)
 
 public byte[] D_giaddr; // relay agent IP (5)
 
 public byte[] D_chaddr; // физический адрес клиента (16)
 
 public byte[] D_sname; // Необязательное имя сервера (64)
 
 public byte[] D_file; // имя бут-файла (128)
 
 public byte[] M_Cookie; // Магические кукисы (4)
 
 public byte[] D_options; //опции (rest)
 
}

Таким образом, данные передаются в DHCP-класс через событие как поток байтов. Для этого воспользуемся .NET-классом BinaryReader, чтобы помещать байты в соответствующем порядке. OPTION_OFFSET - константа, определяющая место, с которого начинаются данные DHCP-структуры:

//pass over a byte as convert it
//using the predefined stream reader function
 
//Data is an array containing the udp data sent.
 
public cDHCPStruct(byte[] Data)
{
 System.IO.BinaryReader rdr;
 System.IO.MemoryStream stm = 
 new System.IO.MemoryStream(Data, 0, Data.Length);
 try
 { //читаем данные
 
 dStruct.D_op = rdr.ReadByte();
 dStruct.D_htype = rdr.ReadByte();
 dStruct.D_hlen = rdr.ReadByte();
 dStruct.D_hops = rdr.ReadByte();
 dStruct.D_xid = rdr.ReadBytes(4);
 dStruct.D_secs = rdr.ReadBytes(2);
 dStruct.D_flags = rdr.ReadBytes(2);
 dStruct.D_ciaddr = rdr.ReadBytes(4);
 dStruct.D_yiaddr = rdr.ReadBytes(4);
 dStruct.D_siaddr = rdr.ReadBytes(4);
 dStruct.D_giaddr = rdr.ReadBytes(4);
 dStruct.D_chaddr = rdr.ReadBytes(16);
 dStruct.D_sname = rdr.ReadBytes(64);
 dStruct.D_file = rdr.ReadBytes(128);
 dStruct.M_Cookie = rdr.ReadBytes(4);
 //читаем остальные данные

 dStruct.D_options = rdr.ReadBytes(Data.Length - OPTION_OFFSET);
 }
 catch(Exception ex) 
 {
 Console.WriteLine (ex.Message);
 }
}

Клиент, запрашивающий адрес IP также должен передать серверу список опций, которые сервер должен заполнить и передать обратно клиенту. Опции, которые можно передать в списке определены в RFC и могут содержать следующие значения:

public enum DHCPOptionEnum 
{
 SubnetMask = 1,
 TimeOffset = 2,
 Router = 3,
 TimeServer = 4,
 NameServer = 5,
 DomainNameServer = 6,
 LogServer = 7,
 CookieServer = 8,
 LPRServer = 9,
 ImpressServer = 10,
 ResourceLocServer = 11,
 HostName = 12,
 BootFileSize = 13,
 MeritDump = 14,
 DomainName = 15,
 SwapServer = 16,
 RootPath = 17,
 ExtensionsPath = 18,
 IpForwarding = 19,
 NonLocalSourceRouting = 20,
 PolicyFilter = 21,
 MaximumDatagramReAssemblySize = 22,
 DefaultIPTimeToLive = 23,
 PathMTUAgingTimeout = 24,
 PathMTUPlateauTable = 25,
 InterfaceMTU = 26,
 AllSubnetsAreLocal = 27,
 BroadcastAddress = 28,
 PerformMaskDiscovery = 29,
 MaskSupplier = 30,
 PerformRouterDiscovery = 31,
 RouterSolicitationAddress = 32,
 StaticRoute = 33,
 TrailerEncapsulation = 34,
 ARPCacheTimeout = 35,
 EthernetEncapsulation = 36,
 TCPDefaultTTL = 37,
 TCPKeepaliveInterval = 38,
 TCPKeepaliveGarbage = 39,
 NetworkInformationServiceDomain = 40,
 NetworkInformationServers = 41,
 NetworkTimeProtocolServers = 42,
 VendorSpecificInformation = 43,
 NetBIOSoverTCPIPNameServer = 44,
 NetBIOSoverTCPIPDatagramDistributionServer = 45,
 NetBIOSoverTCPIPNodeType = 46,
 NetBIOSoverTCPIPScope = 47,
 XWindowSystemFontServer = 48,
 XWindowSystemDisplayManager = 49,
 RequestedIPAddress = 50,
 IPAddressLeaseTime = 51,
 OptionOverload = 52,
 DHCPMessageTYPE = 53,
 ServerIdentifier = 54,
 ParameterRequestList = 55,
 Message = 56,
 MaximumDHCPMessageSize = 57,
 RenewalTimeValue_T1 = 58,
 RebindingTimeValue_T2 = 59,
 Vendorclassidentifier = 60,
 ClientIdentifier = 61,
 NetworkInformationServicePlusDomain = 64,
 NetworkInformationServicePlusServers = 65,
 TFTPServerName = 66,
 BootfileName = 67,
 MobileIPHomeAgent = 68,
 SMTPServer = 69,
 POP3Server = 70,
 NNTPServer = 71,
 DefaultWWWServer = 72,
 DefaultFingerServer = 73,
 DefaultIRCServer = 74,
 StreetTalkServer = 75,
 STDAServer = 76,
 END_Option = 255
}

В массиве байтов список опций будет выглядеть следующим образом:

-------------------------------------------------
|a|len|Message|a|len|Message|........|END_OPTION|
-------------------------------------------------

где:

•"а" означает начало кода опции, как показано выше •len - длина сообщения в байтах •Message - передаваемое сообщение, длина которого определена в len •END_OPTION - означает конец сообщения с настройками

Тип сообщения (message type)

public enum DHCPMsgType //Типы сообщений, описанные в RFC
 
{
 DHCPDISCOVER = 1, //клиент пытается найти dhcp-сервера
 
 DHCPOFFER = 2, //сервер предлагает IP-адреса устройству
 
 DHCPREQUEST = 3, //клиент согласен принять айпишник от DHCP-сервера
 
 DHCPDECLINE = 4, //клиент отверг предложенный адрес
 
 DHCPACK = 5, //server to client + committed IP address
 
 DHCPNAK = 6, //server to client to state net address incorrect
 
 DHCPRELEASE = 7, //graceful shutdown from client to Server
 
 DHCPINFORM = 8 //клиент запрашивает локальную информацию
 
}

В коде, это должно быть реализовано как сообщение из DHCP-класса в главную форму:

//an event has to call a delegate (function pointer)
 
#region "event Delegates" 
 public delegate void AnnouncedEventHandler(cDHCPStruct d_DHCP,string MacId);
 public delegate void ReleasedEventHandler();//(cDHCPStruct d_DHCP);
 
 public delegate void RequestEventHandler(cDHCPStruct d_DHCP, string MacId);
 public delegate void AssignedEventHandler(string IPAdd,string MacID );
#endregion
 public event AnnouncedEventHandler Announced;
 public event RequestEventHandler Request;

Перед тем как назначить IP-адресс, необходимо воспользоваться фреймфорковский классом Ping, чтобы проверить, не используется ли уже это айпишник.

public static bool CheckAlive(string IpAdd)
{
 Ping pingSender = new Ping();
 IPAddress address;
 PingReply reply;
 
 try
 {
 address = IPAddress.Parse(IpAdd);//IPAddress.Loopback;
 
 reply = pingSender.Send(address,100);
 if (reply.Status == IPStatus.Success)
 {
 Console.WriteLine("Address: {0}", 
 reply.Address.ToString());
 Console.WriteLine("RoundTrip time: {0}", 
 reply.RoundtripTime);
 Console.WriteLine("Time to live: {0}", 
 reply.Options.Ttl);
 Console.WriteLine("Don't fragment: {0}",
 reply.Options.DontFragment);
 Console.WriteLine("Buffer size: {0}", 
 reply.Buffer.Length);
 return true;
 }
 else
 {
 Console.WriteLine(reply.Status);
 return false;
 }
 }
 catch (Exception ex)
 {
 MessageBox.Show(ex.Message);
 return false;
 }
 finally
 {
 if (pingSender != null) pingSender.Dispose();
 pingSender = null;
 address = null;
 reply = null;
 }
}

Затем наше приложение должно конвертировать данные из структуры в поток байтов, используя для этого класс Array:

//функция для преобразования структуры данных в массив байт
 
private byte[] BuildDataStructure(cDHCPStruct.DHCPstruct ddHcpS) 
{ 
 byte[] mArray; 
 try
 { 
 mArray = new byte[0];
 AddOptionElement(new byte[] { ddHcpS.D_op }, ref mArray);
 AddOptionElement(new byte[] { ddHcpS.D_htype }, ref mArray);
 AddOptionElement(new byte[] { ddHcpS.D_hlen }, ref mArray);
 AddOptionElement(new byte[] { ddHcpS.D_hops }, ref mArray);
 AddOptionElement(ddHcpS.D_xid, ref mArray);
 AddOptionElement(ddHcpS.D_secs, ref mArray);
 AddOptionElement(ddHcpS.D_flags, ref mArray);
 AddOptionElement(ddHcpS.D_ciaddr, ref mArray);
 AddOptionElement(ddHcpS.D_yiaddr, ref mArray);
 AddOptionElement(ddHcpS.D_siaddr, ref mArray);
 AddOptionElement(ddHcpS.D_giaddr, ref mArray);
 AddOptionElement(ddHcpS.D_chaddr, ref mArray);
 AddOptionElement(ddHcpS.D_sname, ref mArray);
 AddOptionElement(ddHcpS.D_file, ref mArray);
 AddOptionElement(ddHcpS.M_Cookie, ref mArray);
 AddOptionElement(ddHcpS.D_options, ref mArray);
 return mArray;
 }
 catch (Exception ex)
 {
 MessageBox.Show(ex.Message);
 return false;
 }
 finally 
 {
 marray = null;
 }
}
 
//function to grow an array, we shall pass
//the array back by using references
 
private void AddOptionElement(byte[] FromValue, ref byte[] TargetArray) 
{
 try
 {
 //меняем размер массива соответственно
 
 if (TargetArray != null)
 Array.Resize(ref TargetArray, 
 TargetArray.Length + FromValue.Length );
 else
 Array.Resize(ref TargetArray, FromValue.Length );
 //копируем данные
 
 Array.Copy(FromValue, 0, TargetArray, 
 TargetArray.Length - FromValue.Length,
 FromValue.Length);
 }
 catch (Exception ex)
 {
 Console.WriteLine(ex.Message);
 }
}

Заключение

Приведённый в этой статье код делится на три основных класса: асинхронный UDP сервис, конвертор DHCP-структуры и главная форма. Общаются они между собой при помощи событий, однако, можно использовать и обратные вызовы (колбэки). Важно отметить, что при вызове управления из события, события должны быть мультикастовыми и необходимо использовать Invoke.

Скачать исходник - 167 кб            /filesmou/smallDHCPServer.zip

Скачать приложение - 85 кб       /filesmou/ApplicationDHCPserver.zip