Tomek Mugalski <tomasz@isc.org> さんのプレゼンから抜粋しつつ、KEA の開発経緯とこれからをご紹介しましょう。

何故新しい DHCP サーバーを開発するのでしょうか？ それは、ネットワークを構成するテクノロジ、運用が日々複雑化する中で開発開始から十数年が経つ ISC-DHCP のコード・ベースではネットワークの進化に見合う期間で安全に機能拡張・性能改善していくことが難しいから。

確かに商用製品が ISC-DHCP を比較に出す時には、より高度なリース性能・運用インタフェースを挙げることが多いでしょう。 それらが本当に必要かは利用者が冷静に判断する必要がありますが、数十万〜数百万単位でクライアントを管理する大規模通信事業者にとって色々と不満があったのは事実。

このような状況の中、ISC 社はある決断をします。 2014 年中に BIND10 の開発からは手を引き、KEA （DHCP, DNSサーバー）の開発に注力すると。

KEA の概要はこうです。 IPv6, IPv4 に対応し、大規模ネットワークでも十分に利用できるだけの機能・性能をもった DHCP とダイナミック DNS サーバー（僕は DDNS の方は詳しく見てませんが）である。 尚、perfdhcp はサーバー・サイドのパフォーマンス測定・統計分析ツールであり DHCP クライアントをエミュレーションする負荷生成ツールでは無いようです。

KEA ではストーレジ・エンジンの選択肢が大幅に広がりました。 MySQL、PostgreSQL といった DBMS から高速性だけを追求したインメモリ・モードをサポートします。 また、ストレージング処理は抽象化されており、独自のエンジンを選ぶことも容易になります。 ※性能の大部分はリース状態の管理（空きアドレスの検索、リース期間のハンドリングなど）が占めます。

さて、最後にロードマップを紹介しましょう。

この記事を書いている今日は 2015/Q1 に相当し予定通りバージョンは 0.9 がリリースされいてます。 今後ですが、ISC-DHCP で class, group に相当するクライアント管理、固定アドレスなどの最低限の管理機能を実装したバージョン 1.0 が今年の４月にリリースされる予定です。 個人的には Remote Management Interface、configuration scaling (support 1000s of subnets) が整備されるバージョン１．１あたりで真剣に評価する必要があるのかな、と考えています（より詳しい情報は http://kea.isc.org をどうぞ）。

KEA DHCP バージョン 0.9 のインストール

まずはビルド環境の構築から。 

$ sudo yum install gcc-c++
$ sudo yum install mysql-server mysql-devel
$ sudo yum install boost boost-devel

log4cplus は yum リポジトリには見つからないのでソースからビルド。

$ wget http://downloads.sourceforge.net/project/log4cplus/log4cplus-stable/1.1.3/log4cplus-1.1.3-rc4.tar.gz
$ tar xvzf log4cplus-1.1.3-rc4.tar.gz
$ cd log4cplus-1.1.3-rc4
$ ./configure
$ make
$ sudo make install

あともう一つ、 データの暗号化に利用する Botan（http://botan.randombit.net）もソースコードからビルドしましょう。 脆弱な開発体制を起因としたセキュリティ・ショックで何かと話題になる OpenSSL もサポートしているのですが、Botan が見つかれば優先してリンクします。

$ wget http://botan.randombit.net/releases/Botan-1.10.9.tgz
$ tar xvzf Botan-1.10.9.tgz
$ cd Botan-1.10.9
$ ./configure.py
$ make
$ sudo make install

KEA は開発版では無くリリース版（https://www.isc.org/downloads/）の中で最も新しい 0.9 を使い、MySQL を有効にしてビルド、インストールします。

$ tar xvzf kea-0.9.tar.gz
$ cd kea-0.9
$ ./configure --with-dhcp-mysql
...
       Kea source configure results:
    -=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-

Package:
  Name:            kea
  Version:         0.9

Python3:
  not installed

Boost:
  BOOST_VERSION:   1.41

Botan:
  CRYPTO_VERSION:  1.10.9

OpenSSL: no

Log4cplus:
  LOG4CPLUS_VERSION: 1.1.3

Kea config backend:
  CONFIG_BACKEND:  JSON

MySQL:
  MYSQL_VERSION:   5.1.73

PostgreSQL:
  no

Features:

Developer:
  Enable Debugging: no
  Google Tests: no
  Valgrind: not found
  C++ Code Coverage: no
  Python Code Coverage:
  Logger checks: no
  Generate Documentation: no

$ make
$ sudo make install

あと、もう少し。 僕は MySQL を使うので データーベースを作成して、

$ sudo /etc/init.d/mysqld start
$ sudo chkconfig mysqld on
$ mysql -uroot -p -e "create database kea"

# kea 0.9.1 path: /usr/local/share/kea/scripts/mysql/dhcpdb_create.mysql
$ mysql -uroot -p kea < /usr/local/share/kea/dhcpdb_create.mysql
$ mysql -uroot -p -e "create user 'keadbuser'@'localhost' IDENTIFIED BY 'keadbpasswd'"
$ mysql -uroot -p -e "grant all privileges on kea.* to keadbuser@localhost identified by 'keadbpasswd';flush privileges;"

データベースとテーブルが作成されていればＯＫ。

$ mysql -u keadbuser -p kea
Enter password:

mysql> show tables;
+----------------+
| Tables_in_kea  |
+----------------+
| lease4         |
| lease6         |
| lease6_types   |
| schema_version |
+----------------+
4 rows in set (0.00 sec)


mysql> desc lease4;
+----------------+------------------+------+-----+-------------------+-----------------------------+
| Field          | Type             | Null | Key | Default           | Extra                       |
+----------------+------------------+------+-----+-------------------+-----------------------------+
| address        | int(10) unsigned | NO   | PRI | NULL              |                             |
| hwaddr         | varbinary(20)    | YES  | MUL | NULL              |                             |
| client_id      | varbinary(128)   | YES  | MUL | NULL              |                             |
| valid_lifetime | int(10) unsigned | YES  |     | NULL              |                             |
| expire         | timestamp        | NO   |     | CURRENT_TIMESTAMP | on update CURRENT_TIMESTAMP |
| subnet_id      | int(10) unsigned | YES  |     | NULL              |                             |
| fqdn_fwd       | tinyint(1)       | YES  |     | NULL              |                             |
| fqdn_rev       | tinyint(1)       | YES  |     | NULL              |                             |
| hostname       | varchar(255)     | YES  |     | NULL              |                             |
+----------------+------------------+------+-----+-------------------+-----------------------------+
9 rows in set (0.00 sec)

mysql> quit;

KEA DHCP バージョン 0.9 でのコンフィグレーション

#not authoritative;
log-facility local*; # your log facility
ddns-update-style none;
ping-check true;

default-lease-time 86400;

# direct connected network.
subnet 172.16.0.0 netmask 255.255.0.0 {
}

# managed network.
subnet 192.0.0.0 netmask 255.255.0.0 {
  option routers 192.0.0.1;
  option domain-name-servers 8.8.8.8,8.8.4.4;
  pool {
    range 192.0.1.1 192.0.255.1;
  }
}

{
# DHCPv4
  "Dhcp4": {
# kea 0.9.1: unsupported global configuration parameter: interface. you must use interfaces-config.
    "interfaces": [ "eth0" ],
# store leases to db
    "lease-database": {
      "type": "mysql",
      "name": "kea",
      "user": "keadbuser",
      "host": "localhost",
      "password": "keadbpasswd"
    },
# store leases to memfile
#  "lease-database": {
#    "type": "memfile"
#  },

# lease-lifetime (mandaory)
# Addresses will be assigned with valid lifetimes being 4000. Client
# is told to start renewing after 1000 seconds. If the server does not respond
# after 2000 seconds since the lease was granted, client is supposed
# to start REBIND procedure (emergency renewal that allows switching
# to a different server). valid-lifetime paramerter is mandatory.
  "valid-lifetime": 86400,

# Renew and rebind timers are commented out. This implies that options
# 58 and 59 will not be sent to the client. In this case it is up to
# the client to pick the timer values according to RFC2131. Uncomment the
# timers to send these options to the client.
#  "renew-timer": 1000,
#  "rebind-timer": 2000,

# Server parameters.
# http://kea.isc.org/wiki/ConfigurationMigration
#    "ping-check": true,
#    "max-lease-time": 86400, # not supported at 0.9.
#    "default-lease-time": 86400, # not supported  at 0.9
# ddns-update-style is N/A (default disable).
    "subnet4": [{
# DHCP options
      "option-data": [
        {
          "name": "routers",
# http://kea.isc.org/docs/kea-guide.html
#  - Table 6.1. List of standard DHCPv4 options
          "code": 3,
          "space": "dhcp4",
# If csv-format is set to false,
# option data must be specified as a hexadecimal string.
          "csv-format": true,
          "data": "192.0.0.1"
        },
        {
          "name": "domain-name-servers",
          "code": 6,
          "space": "dhcp4",
          "csv-format": true,
          "data": "8.8.8.8, 8.8.4.4"
        }
#        ,{
#          "name": "dhcp-lease-time",
#          "code": 51,
#          "space": "dhcp4",
#          "csv-format": true,
#          "data": "86400"
#        }
      ],
      "pools": [ { "pool": "192.0.1.1 - 192.0.255.1" } ],
      "subnet": "192.0.0.0/16"
    },
    {
      "subnet": "172.16.0.0/24"
    }]
  },
# DHCPv4 specific configuration ends here.

# DHCPv6
  "Dhcp6": {
    "interfaces": [ "eth0" ],
    "preferred-lifetime": 3000,
    "valid-lifetime": 4000,
    "renew-timer": 1000,
    "rebind-timer": 2000,
    "subnet6": [{
#      "pools": [{ "pool": "2001:db8:1::/80"}],
      "subnet": "2001:db8:1::/64"
    }]
  },
# DHCPv6 specific configuration ends here.

# Logger
  "Logging": {
     "loggers": [{
       "name": "*",
       "severity": "DEBUG"
     }]
  }
# Logger parameters end here.
}

$ sudo /usr/local/sbin/kea-dhcp4 -c /path/to/kea-dhcpd.json
2015-01-22 INFO  [kea-dhcp4.dhcp4] DHCP4_STARTING Kea DHCPv4 server version 0.9 starting
2015-01-22 INFO  [kea-dhcp4.dhcpsrv] DHCPSRV_CFGMGR_ADD_IFACE listening on interface eth1
2015-01-22 INFO  [kea-dhcp4.dhcpsrv] DHCPSRV_MYSQL_DB opening MySQL lease database.
2015-01-22 INFO  [kea-dhcp4.dhcp4] DHCP4_CONFIG_NEW_SUBNET a new subnet has been added to configuration: 192.0.0.0/16 with params: valid-lifetime=86400
2015-01-22 INFO  [kea-dhcp4.dhcp4] DHCP4_CONFIG_NEW_SUBNET a new subnet has been added to configuration: 172.16.0.0/24 with params: valid-lifetime=86400
2015-01-22 INFO  [kea-dhcp4.dhcp4] DHCP4_CONFIG_COMPLETE DHCPv4 server has completed configuration: added IPv4 subnets: 2; DDNS: disabled

ここまで来たら DHCP ACK まで見たいですよね！ 同じサーバーに scapy （ http://www.secdev.org/projects/scapy/）をインストール、Python で DHCP クライアントをエミュレートしてみましょう。

このスクリプトは giaddr で指定したアドレスを持つリレーエージェントとして動き、引数に指定した数（未指定は1クライアント）だけクライアントを生成して DHCP トランザクション（DHCP DISCOVER - DHCP ACK or NAK）の成立を試みます。 Kea とは別のサーバーで動かすのであれば 192.0.0.0/16 への GW をそのサーバーの IP にして下さい。

#!/usr/bin/env python

from scapy.all import *
import threading
import time
import datetime
import fpformat
import signal
import binascii

MESSAGE_TYPE_DISCOVER = 1
MESSAGE_TYPE_OFFER = 2
MESSAGE_TYPE_REQUEST = 3
MESSAGE_TYPE_ACK = 5
MESSAGE_TYPE_NAK = 6
MESSAGE_TYPE_RELEASE = 7
argv = sys.argv
num_argvs = len(argv)
NUM_MAX_CLIENT = 1
num_clients = NUM_MAX_CLIENT

if num_argvs > 1:
        num_clients = int(argv[1])

conf.iface = "eth0"
#conf.iface = "eth1"
#conf.iface = "vboxnet1"

# op82 = Agent Circuit ID (id, len, value) + Agent Remote ID (id, len, value)
op82 = "\x01\x01\x01" + "\x02\x06\x4e\xca\x02\xe1\xf1\x61"

giaddr = "192.0.0.1" # relay agent addr

class DHCPDHandler(threading.Thread):
    def __init__(self):
        threading.Thread.__init__(self) 

    def callbak(self, pkt):
        global giaddr
        if DHCP in pkt:
            # debug
            #pkt.show()

            # DHCP options 
            # [('subnet_mask', '*'), ('router', '*'), ('message-type', *), ('server_id', '*'),..., 'end']
            options = pkt[DHCP].options
            #print options
            mtype = None
            server_id = None
            for op in options:
                if type(op) is tuple:
                    if op[0] == "message-type":
                         mtype = op[1]
                    elif op[0] == "server_id":
                         server_id = op[1]

            yipaddr = pkt[BOOTP].yiaddr
            hexes = binascii.hexlify(pkt[BOOTP].chaddr)[0:12]  
            human_chaddr = ':'.join(hexes[x:x+2] for x in xrange(0, len(hexes), 2))
            if mtype == MESSAGE_TYPE_OFFER:
                print 'DHCPOFFER:\t %s (%s) from %s' % (yipaddr, human_chaddr, pkt[IP].src)
                request = (
                    Ether(src=pkt.dst, dst="ff:ff:ff:ff:ff:ff")/
                    IP(src="0.0.0.0", dst="255.255.255.255")/
                    UDP(sport=67, dport=67)/
                    BOOTP(giaddr=giaddr, chaddr=pkt[BOOTP].chaddr, xid=pkt[BOOTP].xid, hops=2)/
                    DHCP(
                        options=[
                            ('message-type', 'request'),
                            ('requested_addr', yipaddr),
                            ('server_id', server_id),
                            ('relay_agent_Information', op82),
                            ('vendor_class_id', 'scapy2.0'),
                            ('end')]
                    )
                )
                print 'DHCPREQUEST:\t %s (%s) to %s' % (yipaddr, human_chaddr, server_id)
                #request.show()
                sendp(request, verbose=0)

            elif mtype == MESSAGE_TYPE_ACK:
                #pkt.show()
                print 'DHCPACK:\t %s (%s) from %s' % (yipaddr, human_chaddr, pkt[IP].src)
                print "        options: " + str(options)

            elif mtype == MESSAGE_TYPE_NAK:
                print 'DHCPNAK:\t %s (%s) from %s' % (yipaddr, human_chaddr, pkt[IP].src)

            elif mtype != MESSAGE_TYPE_DISCOVER and mtype != MESSAGE_TYPE_REQUEST:
                print 'UNKNOWN:\t %s (%s) from %s' % (mtype, human_chaddr, pkt[IP].src)

    def run(self):
        sniff(prn=self.callbak, filter="udp and port 67", store=0)


class DHCPStormer(threading.Thread):
    def __init__(self, discovers):
        threading.Thread.__init__(self) 
        self.discovers = discovers

    def run(self):
        for discover in self.discovers:
            print 'DHCPDISCOVER:\t %s relay with %s' % (discover.src, giaddr)
            sendp(discover, verbose=0) # Send packet at layer 2
            #time.sleep(0.1)

# create dhcp discover packets as relay.
discovers = []
xid = 1;
for i in range(num_clients):
    mac = str(RandMAC())
    chaddr = ''.join([chr(int(x,16)) for x in mac.split(':')])
    discover = (
            Ether(src=mac,dst="ff:ff:ff:ff:ff:ff")/
            IP(src="0.0.0.0",dst="255.255.255.255")/
            UDP(sport=67,dport=67)/
            BOOTP(giaddr=giaddr,chaddr=chaddr,xid=xid,hops=2)/
            DHCP(
                options=[
                    ('message-type','discover'),
                    ('relay_agent_Information', op82),
                    ('vendor_class_id', 'scapy2.0'),
                    ('end')])
            )
    discovers.append(discover)
    print "client-%s %s" % (xid, mac)
    xid = xid + 1


def handle_SIGINT(signal, frame) :
    print "Shutting down..."
    sys.exit(0)

signal.signal(signal.SIGINT, handle_SIGINT)

dh = DHCPDHandler()
dh.daemon = True
dh.start()
time.sleep(1)

ds = DHCPStormer(discovers)
ds.daemon = True
ds.start()

while 1:
    time.sleep(1)

実行してみると・・・

$ sudo python dhcp-relay-agent.py
client-1 94:35:6e:17:20:b9
DHCPDISCOVER:    94:35:6e:17:20:b9 relay with 192.0.0.1
DHCPOFFER:       192.0.1.16 (94:35:6e:17:20:b9) from 172.16.0.1
DHCPREQUEST:     192.0.1.16 (94:35:6e:17:20:b9) to 172.16.0.1
DHCPACK:         192.0.1.16 (94:35:6e:17:20:b9) from 172.16.0.1
    options: [('subnet_mask', '255.255.0.0'), ('router', '192.0.0.1'), ('name_server', '8.8.8.8', '8.8.4.4'), ('lease_time', 86400), ('message-type', 5), ('server_id', '172.16.0.1'), ('relay_agent_Information', '\x01\x01\x01\x02\x05scapy'), 'end']

お、DHCP ACK まで成立したみたい。 giaddr のネットワークが Kea の subnet に定義されていないと OFFER しませんし、Python コードを変更する場合、OFFER パケット/DHCP オプション 54 番（server id）で示唆される DHCP サーバーの IP アドレスを消してしまうと信頼されないネットワークとして NAK が戻るので注意して下さいね。
＃ hops を 0 にすると DHCP4_NO_SUBNET_FOR_DIRECT_CLIENT エラーが出ます（ISC-DHCP では誤魔化せたのに・・・こいつ、賢くなってる！）。

DB にもリース情報が保存されているはずですよ。

mysql> select count(*) from lease4;
+----------+
| count(*) |
+----------+
|      307 |
+----------+
1 row in set (0.00 sec)