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技术 2022年11月11日
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定义的数据结构对于C程序的重要性,不言而喻。面向对象设计的程序是一个个对象的集合,而面向过程语言设计的程序则是数据结构与算法的集合。

下面来分析的是dhcp server中的定义结构体:

1)、在packet.h文件里定义了DHCP报文的格式:

udhcp源码详解(二)–转

udhcp源码详解(二)–转

struct dhcpMessage报文的字段虽然都有注释,但还是有必要讲下options字段。

options在大多文档中的说法是可选字段,大小不定,对于这个字段的重要性没有太多的强调。其实在DHCP交互过程,客户得到IP的配置过程,这个options字段有着很重要的作用,传递个很多不可或缺的信息。

例如Server与Client交互时,数据包的类型,是通过该字段的指示的。还有Client要成功连接到互联网,不只是需要IP,还需要其他的配置信息,如Dns、Router、Subnet等信息,Server就是通过options字段把这些信息传递给Client。(查看options支持哪些选项信息可以查看文档RFC2132)

问题来啦!!

这么多信息都放到一个字段,怎么合理的组织在一起呢,怎么能让交互双方准确的从这个字段取到相应的信息呢?

options字段才用“CLV“方式组织数据信息,OPT_CODE:标识号,唯一标识后面的信息内容;占1byte;OPT_LEN:长度,表示后面信息内容的长度,占1byte;value(OPT_DATA):信息内容,其长度由OPT_LEN所指定,以byte为单位(RFC2132文档给出所有支持选项的OPT_CODE,和可以确定长度的OPT_LEN的值)

CLV 的数据组织方式:

0 1 2 +Length

Code

Length

DATA

这是一种很漂亮的把多种数据信息组织在一个字段的方式,后面会看到对options字段相应的操作函数,这些函数就是根据CLV的方式对数据进行提取或者组织的。

另外options字段存储的信息分为三大类:

① DHCP_PADDING 填充字节 //读取的信息时候注意跳过

② DHCP_END 结束标志 //标志options字段的结束

③ CLV组织的有价值信息 //real value for us

options字段还有个让人纠结的情况——选项过载,其实也没什么,在后面遇再说吧!

2)、在dhcpd.h里定义里一个贯穿整个Server端程序的结构体struct server_config_t

udhcp源码详解(二)–转

上面的注释是源文件上的,本来的打算翻译下的,看了下注释很直白,没什么好翻译的,只是讲下其中的专业术语(好像是这么说的)。

network order 网络字节序, host order 主机字节序 相信大家了解她们的区别吧。

(定义类型是 uint32_t … ,说明变量是以network order存储的

常用数据类型 int long … ,说明变量是以host order存储的)

下面讲解下其中一些重要的成员:

① start,end可分配地址空间,每个客户的请求获得的IP都在这个内。IP地址池。

② struct option_set结构体的定义也在dhcpd.h里

udhcp源码详解(二)–转

Option set翻译过来:选项集合,就是的该结构的意义。上面分析struct dhcpMessage报文里有个选项字段options,她的值就是根据该集合(Option List)填写赋值的。

集合(Option List)里每个结点是一个选项信息,数据CLV的组织方式的。

与报文中options字段的区别是,报文里用一个options字段存储了所有的选项信息,options_set而是把一个一个的选项信息用链表链接起来。

③ 下面的几个是与租赁期限有关的成员变量

unsigned long lease client请求的租赁期限最大值,>lease,就以lease为租赁期限;client请求未指明租赁期限,lease作为其租赁期限(静态租赁的默认租期)。

unsigned long decline_time server的DHCPOFFER报文提供一个IP给client,client检测IP已经被其他主机使用,发送DHCPDECLINE报文给server,server接到该报文后,把IP添加到动态租赁数组里,租赁租期就是decline_time,对应的MAC为blank_chaddr(黑户,很形象^-^,实际值是全0)

unsigned long confict_time server在IP地址池找个a free IP时,检测到IP已被网络中的主机所使用,会把IP添加到动态租赁数组里,租赁期限就是confict_time,MAC:blank_chaddr。

unsigned long offer_time server发送DHCPOFFER报文时,即向client提供了IP地址,server会把IP和对应得MAC添加的动态租赁表里,但这个IP不一定会被client使用,所以添加到动态租赁表里的租赁期限要短,offer_time就是这个租赁期限(default : 60s)。(当server接收到DHCPREQUEST的时候会把租赁期限修改成请求的租赁期限)。

unsigned long min_lease client端的请求租赁期限不能小于min_lease。

④ 与保存租赁信息有关的两个成员变量:

char remaining 摘自dhcpd.conf里的注释(以及翻译和注解):

# If remaining is true (default), udhcpd will store the time

# remaining for each lease in the udhcpd leases file. This is

# for embedded systems that cannot keep time between reboots.

# If you set remaining to no, the absolute time that the lease

# expires at will be stored in the dhcpd.leases file.

# 如果剩下的就是true(默认),udhcpd将存储时间文件中

# 的每个udhcpd租赁租赁剩余。

# 这对于嵌入式系统,不能保持在重新启动的时间。

# (即重新启动就不算入租赁时间里)

# 如果您设置其余为NO,绝对时间,

# 租赁期满时将被储存在dhcpd.leases文件档案。

# 绝对时间,例: starts 0 2000/01/30 08:02:54;

# ends 5 2000/02/04 08:02:54;

# 而嵌入式存储的是租赁剩余时间

# 即 leases[i].expires – time(0) 的值

unsigne long auto_time how long should udhcpd wait before writing a config file.

if this is zero, it will only write one on SIGUSR1

多长时间把动态租赁表里的信息写入文件(dhcpd.leases)里。

Auto_time = 0的,只有等到SIGUSR1信号的时候才写。

⑤ struct static_lease *static_lease

/* dhcpd.h */

struct static_lease{

uint8_t *mac;

uint32_t *ip;

struct static_lease *next;

};

因为DHCP允许手动为client端配置IP,server端管理这些手动配置的IP就是使用该结构。

在dhcpd.c文件里声明定义一个struct server_config_t的全局变量server_config,server对于client的响应交互都必须有这个变量的参与。

3)、server端对于租赁出去的IP的管理基于以下这个结构体:

udhcp源码详解(二)–转

uint8_t chaddr[16]; 客户机的 MAC地址;

uint32_t yiaddr; 客户机租赁的IP地址;

uint32_t expires; 客户机租赁IP的到期时间

(是未来的一个时间点,是从1970.1.1午夜开始到租赁到期时刻的秒数)

这里有些奇怪,使用uint32_t声明的expires存储方式用的是host order, 这是因为server在把租赁记录保存到dhcpd.leases文件时使用的是network order方式保存的。(个人认为声明为unsigned long类型更为合适)

在dhcpd.c文件里声明定义一个 指向struct dhcpOferedAddr类型数组的全局指针变量leases。leases指向的数组大小由IP地址池大小决定的。

Server端主要的结构体就是这些,他们是整个server端程序跑起来的基础。还有一些其他结构体的设计是为了某些函数特别定制的,在分析具体函数再做讲解。

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