使用DEV C++软件中的C语言进行编译的,求大佬帮忙看看,万分感谢,题目内容大致如下
动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP)是一种自动为网络客户端分配 IP 地址的网络协议。
当支持该协议的计算机刚刚接入网络时,它可以启动一个 DHCP 客户端程序。
后者可以通过一定的网络报文交互,从 DHCP 服务器上获得 IP 地址等网络配置参数,从而能够在用户不干预的情况下,自动完成对计算机的网络设置,方便用户连接网络。
DHCP 协议的工作过程如下:
当 DHCP 协议启动的时候,DHCP 客户端向网络中广播发送 Discover 报文,请求 IP 地址配置;
当 DHCP 服务器收到 Discover 报文时,DHCP 服务器根据报文中的参数选择一个尚未分配的 IP 地址,分配给该客户端。DHCP 服务器用 Offer 报文将这个信息传达给客户端;
客户端收集收到的 Offer 报文。由于网络中可能存在多于一个 DHCP 服务器,因此客户端可能收集到多个 Offer 报文。客户端从这些报文中选择一个,并向网络中广播 Request 报文,表示选择这个 DHCP 服务器发送的配置;
DHCP 服务器收到 Request 报文后,首先判断该客户端是否选择本服务器分配的地址:如果不是,则在本服务器上解除对那个 IP 地址的占用;否则则再次确认分配的地址有效,并向客户端发送 Ack 报文,表示确认配置有效,Ack 报文中包括配置的有效时间。如果 DHCP 发现分配的地址无效,则返回 Nak 报文;
客户端收到 Ack 报文后,确认服务器分配的地址有效,即确认服务器分配的地址未被其它客户端占用,则完成网络配置,同时记录配置的有效时间,出于简化的目的,我们不考虑被占用的情况。若客户端收到 Nak 报文,则从步骤 1 重新开始;
客户端在到达配置的有效时间前,再次向 DHCP 服务器发送 Request 报文,表示希望延长 IP 地址的有效期。DHCP 服务器按照步骤 4 确定是否延长,客户端按照步骤 5 处理后续的配置;
在本题目中,你需要理解 DHCP 协议的工作过程,并按照题目的要求实现一个简单的 DHCP 服务器。
报文格式
为了便于实现,我们简化地规定 DHCP 数据报文的格式如下:
<发送主机> <接收主机> <报文类型> <IP 地址> <过期时刻>
DHCP 数据报文的各个部分由空格分隔,其各个部分的定义如下:
发送主机:是发送报文的主机名,主机名是由小写字母、数字组成的字符串,唯一地表示了一个主机;
接收主机:当有特定的接收主机时,是接收报文的主机名;当没有特定的接收主机时,为一个星号(*);
报文类型:是三个大写字母,取值如下:
DIS:表示 Discover 报文;
OFR:表示 Offer 报文;
REQ:表示 Request 报文;
ACK:表示 Ack 报文;
NAK:表示 Nak 报文;
IP 地址,是一个非负整数:
对于 Discover 报文,该部分在发送的时候为 0,在接收的时候忽略;
对于其它报文,为正整数,表示一个 IP 地址;
过期时刻,是一个非负整数:
对于 Offer、Ack 报文,是一个正整数,表示服务器授予客户端的 IP 地址的过期时刻;
对于 Discover、Request 报文,若为正整数,表示客户端期望服务器授予的过期时刻;
对于其它报文,该部分在发送的时候为 0,在接收的时候忽略。
例如下列都是合法的 DHCP 数据报文:
a * DIS 0 0
d a ACK 50 1000
服务器配置
为了 DHCP 服务器能够正确分配 IP 地址,DHCP 需要接受如下配置:
地址池大小 N:表示能够分配给客户端的 IP 地址的数目,且能分配的 IP 地址是 1,2,…,N;
默认过期时间 Tdef:表示分配给客户端的 IP 地址的默认的过期时间长度;
过期时间的上限和下限 Tmax、Tmin:表示分配给客户端的 IP 地址的最长过期时间长度和最短过期时间长度,客户端不能请求比这个更长或更短的过期时间;
本机名称 H:表示运行 DHCP 服务器的主机名。
分配策略
当客户端请求 IP 地址时,首先检查此前是否给该客户端分配过 IP 地址,且该 IP 地址在此后没有被分配给其它客户端。
如果是这样的情况,则直接将 IP 地址分配给它,否则,总是分配给它最小的尚未占用过的那个 IP 地址。
如果这样的地址不存在,则分配给它最小的此时未被占用的那个 IP 地址。
如果这样的地址也不存在,说明地址池已经分配完毕,因此拒绝分配地址。
实现细节
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:
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;
若类型不是 Discover、Request 之一,则不处理;
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:
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;
将该 IP 地址状态设置为待分配,占用者设置为发送主机;
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;
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:
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;
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;
无论该 IP 地址的状态为何,将该 IP 地址的状态设置为占用;
与 Discover 报文相同的方法,设置 IP 地址的过期时刻;
向发送主机发送 Ack 报文。
输入格式
输入的第一行包含用空格分隔的四个正整数和一个字符串,分别是:N、Tdef、Tmax、Tmin 和 H,保证 Tmin≤Tdef≤Tmax。
输入的第二行是一个正整数 n,表示收到了 n 个报文。
输入接下来有 n 行,第 (i+2) 行有空格分隔的正整数 ti 和约定格式的报文 Pi。表示收到的第 i 个报文是在 ti 时刻收到的,报文内容是 Pi。保证 ti<ti+1。
输出格式
输出有若干行,每行是一个约定格式的报文。依次输出 DHCP 服务器发送的报文。
数据范围
对于 20% 的数据,有 N≤200,且 n≤N,且输入仅含 Discover 报文,且 t<Tmin;
对于 50% 的数据,有 N≤200,且 n≤N,且 t<Tmin,且报文的接收主机或为本机,或为 *;
对于 70% 的数据,有 N≤1000,且 n≤N,且报文的接收主机或为本机,或为 *;
对于 100% 的数据,有 N≤10000,且 n≤10000,主机名的长度不超过 20,且 t,Tmin,Tdefault,Tmax≤109,输入的报文格式符合题目要求,且数字不超过 109。
输入样例1:
4 5 10 5 dhcp
16
1 a * DIS 0 0
2 a dhcp REQ 1 0
3 b a DIS 0 0
4 b * DIS 3 0
5 b * REQ 2 12
6 b dhcp REQ 2 12
7 c * DIS 0 11
8 c dhcp REQ 3 11
9 d * DIS 0 0
10 d dhcp REQ 4 20
11 a dhcp REQ 1 20
12 c dhcp REQ 3 20
13 e * DIS 0 0
14 e dhcp REQ 2 0
15 b dhcp REQ 2 25
16 b * DIS 0 0
输出样例1:
dhcp a OFR 1 6
dhcp a ACK 1 7
dhcp b OFR 2 9
dhcp b ACK 2 12
dhcp c OFR 3 12
dhcp c ACK 3 13
dhcp d OFR 4 14
dhcp d ACK 4 20
dhcp a ACK 1 20
dhcp c ACK 3 20
dhcp e OFR 2 18
dhcp e ACK 2 19
dhcp b NAK 2 0
样例1解释
输入第一行,分别设置了 DHCP 的相关参数,并收到了 16 个报文。
第 1 个报文和第 2 个报文是客户端 a 正常请求地址,服务器为其分配了地址 1,相应地设置了过期时刻是 7(即当前时刻 2 加上默认过期时间 5)。
第 3 个报文不符合 Discover 报文的要求,不做任何处理。
第 4 个报文 b 发送的 Discover 报文虽然有 IP 地址 3,但是按照处理规则,这个字段被忽略,因此服务器返回 Offer 报文,过期时刻是 9。
第 5 个报文中,Request 报文不符合接收主机是 DHCP 服务器本机的要求,因此不做任何处理。
第 6 个报文是 b 发送的 Request 报文,其中设置了过期时刻是 12,没有超过最长过期时间,因此返回的 Ack 报文中过期时刻也是 12。
第 7 个报文中,过期时刻 11 小于最短过期时间,因此返回的过期时刻是 12。虽然此时为 a 分配的地址 1 过期,但是由于还有状态为未分配的地址 3,因此为 c 分配地址 3。
第 8 个报文同理,为 c 分配的地址过期时刻是 13。
第 9、10 两个报文中,为 d 分配了地址 4,过期时刻是 20。
第 11 个报文中,a 请求重新获取此前为其分配的地址 1,虽然为其分配的地址过期,但是由于尚未分配给其它客户端,因此 DHCP 服务器可以直接为其重新分配该地址,并重新设置过期时刻为 20。
第 12 个报文中,c 请求延长其地址的过期时刻为 20。DHCP 正常向其回复 Ack 报文。
第 13、14 个报文中,e 试图请求地址。此时地址池中已经没有处于“未分配”状态的地址了,但是有此前分配给 b 的地址 2 的状态是“过期”,因此把该地址重新分配给 e。
第 15 个报文中,b 试图重新获取此前为其分配的地址 2,但是此时该地址已经被分配给 e,因此返回 Nak 报文。
第 16 个报文中,b 试图重新请求分配一个 IP 地址,但是此时地址池中已经没有可用的地址了,因此忽略该请求。
输入样例2:
4 70 100 50 dhcp
6
5 a * OFR 2 100
10 b * DIS 0 70
15 b dhcp2 REQ 4 60
20 c * DIS 0 70
70 d * DIS 0 120
75 d dhcp REQ 1 125
输出样例2:
dhcp b OFR 1 70
dhcp c OFR 1 70
dhcp d OFR 1 120
dhcp d ACK 1 125
样例2解释
在本样例中,DHCP 服务器一共收到了 6 个报文,处理情况如下:
第 1 个报文不是 DHCP 服务器需要处理的报文,因此不回复任何报文。
第 2 个报文中,b 请求分配 IP 地址,因此 DHCP 服务器将地址 1 分配给 b,此时,地址 1 进入待分配状态,DHCP 服务器向 b 发送 Offer 报文。
第 3 个报文中,b 发送的 REQ 报文是发给非本服务器的,因此需要将地址池中所有拥有者是 b 的待分配状态的地址修改为未分配。
第 4 个报文中,c 请求分配 IP 地址。由于地址 1 此时是未分配状态,因此将该地址分配给它,向它发送 Offer 报文,地址 1 进入待分配状态。
第 5、6 个报文中,d 请求分配 IP 地址。注意到在收到第 5 个报文时,已经是时刻 70,地址 1 的过期时刻已到,它的状态已经被修改为了未分配,因此 DHCP 服务器仍然将地址 1 分配给 d。
以下为我的代码
#include <math.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define maxn 10010
int n,td,tmax,tmin;
char h[22]={'/0'};
struct jieguo{
int state[maxn];//未分配0,待分配1,占用2,过期3
int gq[maxn];
char dfpzj[maxn][22];//对应主机名
};
struct jieguo p={{0},{0},{{'/0'},{'/0'}}};
void dis(char fz[],char sz[],char lx[],int ip,int tgq,int tnow)
{
int flag=0;
int i;
for(i=1;i<=n;i++)
{
if(strcmp(p.dfpzj[i],fz)==0)
{
flag=1;
break;
}
}
if(flag==0)
{
for(i=1;i<=n;i++)
{
if(p.state[i]==0)//选未分配的
{
flag=1;
break;
}
}
}
if(flag==0)
{
for(i=1;i<=n;i++)
{
if(p.state[i]==3)//选过期的
{
flag=1;
break;
}
}
}
if(flag==0)
{
return;
}
p.state[i]=1;//状态改为未分配,主机设为发送主机
int len=strlen(fz),j;
for(j=0;j<len;j++)
{
p.dfpzj[i][j]=fz[j];
}
int tt;//设置过期时刻
if(tgq==0)
{
tt=tnow+td;
}
else
{
if(tgq-tnow>=tmin&&tgq-tnow<=tmax)
{
tt=tgq;
}
else if(tgq-tnow<tmin)
{
tt=tnow+tmin;
}
else if(tgq-tnow>tmax)
{
tt=tnow+tmax;
}
}
p.gq[i]=tt;
printf("%s %s OFR %d %d\n",h,fz,i,tt);
return;
}
void req(char fz[],char sz[],char lx[],int ip,int tgq,int tnow)
{
if(strcmp(sz,h)!=0)//若接受主机不是本机
{
int i;
for(i=1;i<=n;i++)
{
if(strcmp(p.dfpzj[i],fz)==0&&p.state[i]==1)
{
int len=strlen(fz),j;
for(j=0;j<len;j++)
{
p.dfpzj[i][j]='/0';
}
p.state[i]=0;//设置为未分配
p.gq[i]=0;
}
}
}
else if(ip<1||ip>n||strcmp(p.dfpzj[ip],fz)!=0)
{
printf("%s %s NAK %d 0\n",h,fz,ip);
}
else
{
p.state[ip]=2;
int tt;
if(tgq-tnow>=tmin&&tgq-tnow<=tmax)
{
tt=tgq;
}
else if(tgq-tnow<tmin)
{
tt=tnow+tmin;
}
else if(tgq-tnow>tmax)
{
tt=tnow+tmax;
}
p.gq[ip]=tt;
printf("%s %s ACK %d %d\n",h,fz,ip,tt);
}
return;
}
void clear(char fz[],int tnow)
{
int i;
for(i=1;i<=n;i++)
{
if(p.gq[i]==0)
continue;
else if(p.gq[i]<=tnow)
{
if(p.state[i]==1)//处于待分配
{
int len=strlen(fz),j;
for(j=0;j<len;j++)
{
p.dfpzj[i][j]='/0';
}
p.gq[i]=0;
p.state[i]=0;//改为未分配
}
else
{
p.state[i]=3;
p.gq[i]=0;
}
}
}
return;
}
int bjdis(char lx[])
{
if(lx[0]=='D'&&lx[1]=='I'&&lx[2]=='S')
return 0;
else
return 1;
}
int bjreq(char lx[])
{
if(lx[0]=='R'&&lx[1]=='E'&&lx[2]=='Q')
return 0;
else
return 1;
}
int main()
{
scanf("%d %d %d %d %s",&n,&td,&tmax,&tmin,&h);
int m,i;
scanf("%d",&m);
int tnow=0;
char xx[1]={'*'};
for(i=0;i<m;i++)
{
char fz[22]={'/0'},sz[22]={'/0'},lx[3]={'/0'};
int ip,tgq;
scanf("%d %s %s %s %d %d",&tnow,&fz,&sz,&lx,&ip,&tgq);
if(strcmp(sz,h)!=0&&sz[0]!=xx[0])
{
if(bjreq(lx)!=0)
continue;
}
if(bjdis(lx)!=0&&bjreq(lx)!=0) continue;
if((sz[0]==xx[0]&&bjdis(lx)!=0)||(strcmp(sz,h)==0&&bjdis(lx)==0)) continue;
clear(fz,tnow);
if(bjdis(lx)==0)
{
dis(fz,sz,lx,ip,tgq,tnow);
}
if(bjreq(lx)==0)
{
req(fz,sz,lx,ip,tgq,tnow);
}
}
return 0;
}
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