• 202104-3 DHCP服务器


    在 DHCP 启动时,首先初始化 IP 地址池,将所有地址设置状态为未分配,占用者为空,并清零过期时刻

    其中地址的状态有未分配、待分配、占用、过期四种。

    处于未分配状态的 IP 地址没有占用者,而其余三种状态的 IP 地址均有一名占用者。

    处于待分配和占用状态的 IP 地址拥有一个大于零的过期时刻。

    在当前时刻发送报文时,首先更新当前时刻IP池中IP地址的状态。在到达该过期时刻时若该地址的状态是待分配,则该地址的状态会自动变为未分配,且占用者清空,过期时刻清零;否则该地址的状态会由占用自动变为过期,且过期时刻清零

    处于未分配和过期状态的 IP 地址过期时刻为零,即没有过期时刻

    对于收到的报文,设其收到的时刻为 t。处理细节如下:

    1. 判断接收主机是否为本机,或者为 *,若不是,则判断类型是否为 Request,若不是,则不处理;
    2. 若类型不是 Discover、Request 之一,则不处理;
    3. 若接收主机为 *,但类型不是 Discover,或接收主机是本机,但类型是 Discover,则不处理。

    对于 Discover 报文,按照下述方法处理:

    1. 检查是否有占用者为发送主机的 IP 地址:
      • 若有,则选取该 IP 地址;
      • 若没有,则选取最小的状态为未分配的 IP 地址;
      • 若没有,则选取最小的状态为过期的 IP 地址;
      • 若没有,则不处理该报文,处理结束;
    2. 将该 IP 地址状态设置为待分配,占用者设置为发送主机
    3. 若报文中过期时刻为 0 ,则设置过期时刻为 t+Tdef;否则根据报文中的过期时刻和收到报文的时刻计算过期时间,判断是否超过上下限:若没有超过,则设置过期时刻为报文中的过期时刻;否则则根据超限情况设置为允许的最早或最晚的过期时刻;
    4. 向发送主机发送 Offer 报文,其中,IP 地址为选定的 IP 地址,过期时刻为所设定的过期时刻。

    对于 Request 报文,按照下述方法处理:

    1. 检查接收主机是否为本机:
      • 若不是,则找到占用者为发送主机的所有 IP 地址,对于其中状态为待分配的,将其状态设置为未分配,并清空其占用者,清零其过期时刻,处理结束;
    2. 检查报文中的 IP 地址是否在地址池内,且其占用者为发送主机,若不是,则向发送主机发送 Nak 报文,处理结束;
    3. 无论该 IP 地址的状态为何,将该 IP 地址的状态设置为占用;
    4. 与 Discover 报文相同的方法,设置 IP 地址的过期时刻;
    5. 向发送主机发送 Ack 报文。
    enum State {
        unassigned, to_be_assigned, occupy, overdue
    };
    struct IP {
        State state;
        string occupier;
        int deadtime;
    } ip[N];
    int n, m, Tdef, Tmax, Tmin;
    string dhcpname;
    
    void update(int curtime)
    {
        for(int i = 1; i <= n; i++)
            if((ip[i].state == to_be_assigned || ip[i].state == occupy) && ip[i].deadtime <= curtime)
            {
                if(ip[i].state == to_be_assigned)
                {
                    ip[i].state = unassigned;
                    ip[i].occupier = "";
                    ip[i].deadtime = 0;
                }
                else
                {
                    ip[i].state  = overdue;
                    ip[i].deadtime = 0;
                }
            }
    }
    
    int get_ip_by_occupier(string client)
    {
        for(int i = 1; i <= n; i++)
            if(ip[i].occupier == client)
                return i;
        return 0;
    }
    
    int get_ip_by_state(State state)
    {
        for(int i = 1; i <= n; i++)
            if(ip[i].state == state)
                return i;
        return 0;
    }
    
    int main()
    {
        cin >> n >> Tdef >> Tmax >> Tmin  >> dhcpname;
    
        cin >> m;
        while(m--)
        {
            int curtime;
            string client, server, type;
            int ip_address, deadtime;
    
            cin >> curtime >> client >> server >> type >> ip_address >> deadtime;
    
            if(!(server == dhcpname || server == "*") && type != "REQ") continue;
            if(!(type == "DIS" || type == "REQ")) continue;
            if(server == "*" && type != "DIS" || server == dhcpname && type  == "DIS") continue;
    
            update(curtime);
    
            if(type == "DIS")
            {
                int k = get_ip_by_occupier(client);
                if(!k) k = get_ip_by_state(unassigned);
                if(!k) k = get_ip_by_state(overdue);
                if(!k) continue;
                ip[k].state = to_be_assigned, ip[k].occupier = client;
                if(deadtime == 0)
                    ip[k].deadtime = curtime + Tdef;
                else
                    ip[k].deadtime = min(max(deadtime, curtime + Tmin), curtime + Tmax);
    
                cout << dhcpname << ' ' << client << ' ' << "OFR" << ' ' << k << ' ' << ip[k].deadtime << endl;
            }
            else
            {
                if(server != dhcpname)
                {
                    for(int i = 1; i <= n; i++)
                        if(ip[i].occupier == client && ip[i].state == to_be_assigned)
                        {
                            ip[i].state = unassigned;
                            ip[i].occupier = "";
                            ip[i].deadtime = 0;
                        }
                }
                else
                {
                    if(ip_address >= 1 && ip_address <= n && ip[ip_address].occupier == client)
                    {
                        ip[ip_address].state = occupy;
                        if(deadtime == 0)
                            ip[ip_address].deadtime = curtime + Tdef;
                        else
                            ip[ip_address].deadtime = min(max(deadtime, curtime + Tmin), curtime + Tmax);
    
                        cout << dhcpname << ' ' << client << ' ' << "ACK" << ' ' << ip_address << ' ' << ip[ip_address].deadtime << endl;
                    }
                    else
                        cout << dhcpname << ' ' << client << ' ' << "NAK" << ' ' << ip_address << ' ' << 0 << endl;
                }
            }
        }
    
        //system("pause");
        return 0;
    }
    
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