【導(dǎo)讀】員都采用的是DHCP技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，雖然DHCP技術(shù)可以為用戶接入網(wǎng)絡(luò)提供方便，但還存在一些弊端，例如：IP地址具有隨機(jī)性，用戶的IP地址是隨機(jī)分配的，本系統(tǒng)的主要功能就是實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)IP地址的靜態(tài)。網(wǎng)卡地址和分配給其的IP地址進(jìn)行記錄，通過(guò)網(wǎng)卡地址來(lái)標(biāo)識(shí)某一具體主機(jī)，若要手工實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶端IP地址的靜態(tài)分配，可直接在數(shù)據(jù)庫(kù)?？蛻舳说恼?qǐng)求不阻塞，采用了多線程技術(shù)。3系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)..

　　

【正文】 ...............................................................................................6 配置模塊 ........................................................................................................6 接收請(qǐng)求模塊 .................................................................................................9 處理請(qǐng)求模塊 ............................................................................................... 11 發(fā)送應(yīng)答模 塊 ............................................................................................... 14 4 軟件測(cè)試 .............................................................................................................. 16 結(jié) 論 ..................................................................................................................... 18 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................... 18 致 謝 ..................................................................................................................... 19 聲 明 .......................................................................................................................0 第 1 頁(yè) 共 20 頁(yè) 5 引言 課題背景 目前，對(duì)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)， IP 地址的分配和管理是管理員比較重視的一個(gè)問(wèn)題。而大部分管理員都采用的是 DHCP 技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)， DHCP 技術(shù)是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)一臺(tái)服務(wù)器提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)配置服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可以為網(wǎng)絡(luò) 終端設(shè)備提供臨時(shí)的 IP 地址、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)、 DNS 服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)配置。雖然 DHCP 技術(shù)可以為用戶接入網(wǎng)絡(luò)提供方便，但還存在一些弊端，例如： IP 地址具有隨機(jī)性，用戶的IP 地址是隨機(jī)分配的，具有不確定性； 訪問(wèn)權(quán)限會(huì)發(fā)生變化，如果用戶的訪問(wèn)權(quán)限是基于 IP 地址劃分的，則訪問(wèn)權(quán)限隨 IP 地址不同而變化；不可被訪問(wèn)，通過(guò) DHCP 獲得的 IP 地址具有不確定性，用戶被訪問(wèn)難度較大。 本系統(tǒng)對(duì)訪問(wèn)服務(wù)器的客戶端網(wǎng)卡地址和分配其的 IP 地址進(jìn)行記錄，通過(guò)網(wǎng)卡地址來(lái)標(biāo)識(shí)網(wǎng)內(nèi)某一具體主機(jī)，并分配其固定的 IP 地址，從而彌補(bǔ)以上的一些不足之處。 IP地址的設(shè)置由客戶端實(shí)現(xiàn)。 主要采用技術(shù) ADO ADO(ActiveX Data Objects， ActiveX 數(shù)據(jù)對(duì)象 )是 Microsoft 為強(qiáng)大的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口 OLE DB(對(duì)象鏈接和嵌入數(shù)據(jù)庫(kù) ) 而設(shè)計(jì)的，是一個(gè)便于使用的應(yīng)用層的編程接口。使用 ADO 編寫的應(yīng)用程序可以通過(guò) OLE DB 提供者訪問(wèn)和操作數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)。 ADO 不僅可以訪問(wèn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，還可以訪問(wèn)非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)由于 OLE DB 是基于 COM 接口的技術(shù)，使用這種技術(shù)可以直接對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行訪問(wèn)，從而大大提供了訪問(wèn)速度。 ADO 最主要的優(yōu)點(diǎn)是易于使用、速度快、內(nèi)存支出少和磁盤冗余小。 ADO 在關(guān)鍵的應(yīng)用方案中使用最少的網(wǎng)絡(luò)流量，并且在前端和數(shù)據(jù)源之間使用最少的層數(shù)，所有這些都是為了提供輕量、高性能的接口。 多線程 多線程是這樣一種機(jī)制，它允許在程序中并發(fā)執(zhí)行多個(gè)指令流，每個(gè)指令流都稱為一個(gè)線程，彼此間互相獨(dú)立。線程又稱為輕量級(jí)進(jìn)程，它和進(jìn)程一樣擁有獨(dú)立的執(zhí)行控制，由操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)度，區(qū)別在于線程沒(méi)有獨(dú)立的存儲(chǔ)空間，而是和所屬進(jìn)程中的其它線程共享一個(gè)存儲(chǔ)空間，這使得線程間的通信遠(yuǎn)較進(jìn)程簡(jiǎn)單 。 多個(gè)線程的執(zhí)行是并發(fā)的，也就是在邏 輯上 “ 同時(shí) ” ，而不管是否是物理上的 “ 同時(shí) ” 。如果系統(tǒng)只有一個(gè) CPU，那么真正的 “ 同時(shí) ” 是不可能的，但是由于 CPU 的速度非?？?，用戶感覺(jué)不到其中的區(qū)別，因此我們也不用關(guān)心它， 第 2 頁(yè) 共 20 頁(yè) 只需要設(shè)想各個(gè)線程是同時(shí)執(zhí)行即可。 多線程和傳統(tǒng)的單線程在程序設(shè)計(jì)上最大的區(qū)別在于，由于各個(gè)線程的控制流彼此獨(dú)立，使得各個(gè)線程之間的代碼是亂序執(zhí)行的 。 網(wǎng)絡(luò)廣播 網(wǎng)絡(luò)廣播是指一個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向相同域中的其它所有節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)包的過(guò)程。組播是一種特殊的廣播，其中一組請(qǐng)求收聽(tīng)的選定用戶將收到廣播。廣播傳輸通常在局域網(wǎng)（如以太網(wǎng)）中進(jìn)行，但有時(shí)也發(fā)生 在虛擬局域網(wǎng)（ VLAN）中。 IPv6 支持單播（ Unicast）、組播（ Multicast）以及任意播（ Anycast）三種類型， IPv6 中沒(méi)有關(guān)于廣播（ Broadcast）的具體劃分，而是作為組播的一個(gè)典型。 網(wǎng)絡(luò)廣播中涉及以下重要概念： 廣播域（ Broadcast Domain）：這是一個(gè)限定區(qū)域，其中的所有設(shè)備都可以共享信息。換句話說(shuō)，與網(wǎng)絡(luò)相連，且負(fù)責(zé)接收廣播的所有設(shè)備都是同一廣播域的一部分。在一個(gè)共享以太網(wǎng)中，工作站通過(guò)共享媒體將幀廣播到其它所有節(jié)點(diǎn)。其它節(jié)點(diǎn)收聽(tīng)廣播，只接收尋址到它們的幀。 因此，共享以太網(wǎng)中的所有節(jié)點(diǎn)都屬于同一廣播域。此外通過(guò)虛擬局域網(wǎng)技術(shù)可以創(chuàng)建一個(gè)虛擬廣播域。 廣播地址（ Broadcast Address）：這是一個(gè)特殊地址，當(dāng)數(shù)據(jù)包可以尋址到該地址時(shí)，可以幫助所有設(shè)備打開(kāi)和處理信息。例如， MAC 地址，格式為 1xFFFFFFFF 是一種廣播地址； IP 地址 是通用廣播地址。任何設(shè)備都將打開(kāi)尋址到廣播地址的信息，并將它們傳送到下一個(gè)工作站。 廣播風(fēng)暴（ Broadcast Storm）：當(dāng)主機(jī)系統(tǒng)響應(yīng)一個(gè)在網(wǎng)上不斷循環(huán)的廣播數(shù)據(jù)包或者試圖響 應(yīng)一個(gè)沒(méi)有應(yīng)答的系統(tǒng)時(shí)就會(huì)發(fā)生廣播風(fēng)暴。隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包數(shù)量的增加，廣播風(fēng)暴可能會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題。為防止廣播風(fēng)暴的發(fā)生，需要細(xì)心配置網(wǎng)絡(luò)以阻止非法廣播信息的進(jìn)入。 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 系統(tǒng)軟件環(huán)境 本系統(tǒng)采用的軟件工具有 : 開(kāi)發(fā)工具： VC++ 數(shù)據(jù)庫(kù)： Microsoft Office Access 2021 工具簡(jiǎn)介 Visual C++ 是微軟公司重點(diǎn)推出的核心產(chǎn)品之一，它在原 MFC 類庫(kù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了完善和擴(kuò)充，功能更強(qiáng)，性能更優(yōu)，使用更方便。 MFC 是指 Microsoft Foundation Class ,它封裝了 Windows API 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、函數(shù)及宏，以面向?qū)? 第 3 頁(yè) 共 20 頁(yè) 象的類的形式供程序開(kāi)發(fā)者編寫各種類型的程序，包括 Inter、數(shù)據(jù)庫(kù)和多媒體方面的程序。 Visual C++ 類庫(kù)在以下方面比前期版本功能更強(qiáng)。 C++ 支持動(dòng)態(tài) HTML。通過(guò) App Wizard 可以輕松的編寫基于Web 瀏覽器的應(yīng)用程序。新的 CHtmlView 類封裝了 Inter Exploer 瀏覽器的功能，這樣可以方便的編寫瀏覽器風(fēng)格的應(yīng)用程序。 C++ 支持 Windows DNA（分布式 Inter 應(yīng)用程序）架構(gòu)。DNA 技術(shù)完全支持 Microsoft Back Office 服務(wù)器方便的控件，包括微軟的 SQL Server， Transaction Server 和 Message Server。 C++ 支持更多類型的 ATL，包括 DLL 庫(kù)、 EXE 文件、 Web 控件、數(shù)據(jù)庫(kù)和 Microsoft Back Office 應(yīng)用程序。 C++ 訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的能力更強(qiáng)。它完全支持最新的微軟數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn) OLE DB，通過(guò) COLEDBRecordView 類可以方便的瀏覽 OLE DB 數(shù)據(jù)庫(kù)。 6 系統(tǒng)需求概述 本系統(tǒng)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī) IP 地址的自動(dòng)分配和設(shè)置，將客戶端的 IP 地址設(shè)置為固定 IP 地址。服務(wù)器可以安裝在局域網(wǎng)內(nèi)任意一臺(tái)計(jì)算機(jī)上。實(shí)現(xiàn)方式主要有兩種，一、由服務(wù)器自動(dòng)為客戶端分配固定的 IP 地址。當(dāng)客戶端第一次運(yùn)行的時(shí)候，服務(wù)器自動(dòng)為客戶端分配一個(gè) IP 地址，同時(shí)將客戶端的網(wǎng)卡地址和分配給其的 IP 地址記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)里，當(dāng)客戶端重新運(yùn)行再次請(qǐng)求的時(shí)候，服務(wù)器從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取記錄的 IP 地址，分配給客戶端。二、由管理員手動(dòng)為客戶端分配固定 IP 地址。管理 員需要知道客戶端的網(wǎng)卡地址，將客戶端的網(wǎng)卡與對(duì)應(yīng)匹配的 IP 地址直接錄入 Access 數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)服務(wù)器收到客戶端請(qǐng)求的時(shí)候，服務(wù)器從數(shù)據(jù)庫(kù)中根據(jù)客戶端的網(wǎng)卡地址查找對(duì)應(yīng) IP 地址，將此IP 地址分配給客戶端。由于某種原因，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)可能需要重新配置 IP 地址從而造成 IP 地址混亂的現(xiàn)象，通過(guò)重新啟動(dòng)客戶端，可將各客戶端 IP 地址還原。 計(jì)算機(jī) IP 地址固定可以方便根據(jù) IP 地址設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)的權(quán)限和進(jìn)行訪問(wèn)。系統(tǒng)具有一定的靈活性，如果客戶端分配到的 IP 地址與其它計(jì)算機(jī)重合（可能是由于手工配置靜態(tài) IP），客戶端會(huì)發(fā)送二次請(qǐng)求，服 務(wù)器會(huì)分配客戶端一個(gè)臨時(shí)的 IP 地址但并不記錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，在一定程度上保證了客戶端 IP 地址的可用性。當(dāng)客戶端重新啟動(dòng)發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器為客戶端分配數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄的 IP地址。 第 4 頁(yè) 共 20 頁(yè) 7 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的主要功能需求為：配置分配的 IP 地址范圍，接收客戶端的請(qǐng)求，處理請(qǐng)求為客戶端分配 IP 地址，將應(yīng)答信息發(fā)送給客戶端。 根據(jù)系統(tǒng)需求可以將系統(tǒng)劃分為以下主要模塊。 模塊名稱：配置系統(tǒng)信息 功能描述：配置服務(wù)器為客戶端分配的 IP 地址范圍，服務(wù)器保留的 IP 地址，網(wǎng)關(guān)，子網(wǎng)掩碼等信息。 實(shí)現(xiàn)方式 : 服務(wù)器 并不是每次啟動(dòng)都需要配置 IP 信息，配置模塊在單獨(dú)的進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)。有對(duì)話框界面進(jìn)行人機(jī)交互，將配置信息保存到系統(tǒng)盤的 Windows目錄下的一個(gè)配置文件中，主程序運(yùn)行時(shí)從配置文件中讀取配置信息。 模塊名稱：接收請(qǐng)求 功能描述：接收網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來(lái)的請(qǐng)求包，驗(yàn)證請(qǐng)求包的正確性和完整性，并將請(qǐng)求信息保存。 實(shí)現(xiàn)方式 : 功能在單獨(dú)的線程中實(shí)現(xiàn)。雖然客戶端與服務(wù)器物理上在一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)，但并不能保證邏輯上在一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)，所以客戶端不知道服務(wù)器所在。為了使客戶端發(fā)出的請(qǐng)求服務(wù)器能夠正確接收，客戶端采用數(shù)據(jù)鏈路層廣播的方式發(fā)送請(qǐng)求。收 到客戶端請(qǐng)求后，通過(guò)驗(yàn)證包頭信息判斷請(qǐng)求包的正確性，將請(qǐng)求信息寫入請(qǐng)求隊(duì)列，沒(méi)有請(qǐng)求到達(dá)線程在接收請(qǐng)求處阻塞。網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的接收采用 Windows 套接字編程實(shí)現(xiàn)?；コ赓Y源的訪問(wèn)采用信號(hào)量機(jī)制。 模塊名稱：處理請(qǐng)求 功能描述：從請(qǐng)求隊(duì)列中讀取請(qǐng)求信息，根據(jù)請(qǐng)求信息為客戶端分配 IP 地址，將應(yīng)答信息寫入發(fā)送隊(duì)列。 實(shí)現(xiàn)方式 :功能在單獨(dú)的線程中實(shí)現(xiàn)。從配置文件中讀取配置信息，判斷管理員是否重新配置過(guò)，如果重新配置過(guò)則清空數(shù)據(jù)庫(kù)記錄。從請(qǐng)求隊(duì)列中讀取請(qǐng)求信息，判斷是一次請(qǐng)求還是二次請(qǐng)求。一次請(qǐng)求，從數(shù)據(jù)庫(kù)中根據(jù)網(wǎng)卡地址查 找分配給其的 IP 地址，找到則把分配的 IP 地址寫入發(fā)送隊(duì)列，找不到則將最小的 IP 地址分配給其并寫入數(shù)據(jù)庫(kù)和發(fā)送隊(duì)列，最小 IP 地址向上遞增。二次請(qǐng)求，將最大 IP 地址分配給其但不寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，寫入發(fā)送隊(duì)列，最大 IP地址遞減。互斥資源的訪問(wèn)采用信號(hào)量機(jī)制。 模塊名稱：發(fā)送應(yīng)答 功能描述：從發(fā)送隊(duì)列中讀取應(yīng)答信息，將子網(wǎng)掩碼，網(wǎng)關(guān)等信息封裝為應(yīng)答包，發(fā)送給客戶端。 第 5 頁(yè) 共 20 頁(yè) 實(shí)現(xiàn)方式 :功能在單獨(dú)的線程中實(shí)現(xiàn)。從配置文件中讀取分配的子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)。從發(fā)送隊(duì)列中讀取客戶端的 IP 地址和分配給其的 IP 地址。因?yàn)椴淮_定客戶端和服務(wù)器是否在 同一網(wǎng)段，所以還是采用廣播的方式發(fā)送應(yīng)答信息包。將子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)封裝進(jìn)應(yīng)答包以廣播的形式發(fā)送出去。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)答的發(fā)送采用Windows 套接字編程實(shí)現(xiàn)，互斥資源的訪問(wèn)采用信號(hào)量機(jī)制。 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖： 圖 1 系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)主程序系統(tǒng)配置 接收請(qǐng)求 處理請(qǐng)求 發(fā)送應(yīng)答配置IP地址范圍配置網(wǎng)關(guān)配置子網(wǎng)掩碼配置保留IP地址接受