【導讀】員都采用的是DHCP技術來實現，雖然DHCP技術可以為用戶接入網絡提供方便，但還存在一些弊端，例如：IP地址具有隨機性，用戶的IP地址是隨機分配的，本系統(tǒng)的主要功能就是實現對實驗室計算機IP地址的靜態(tài)。網卡地址和分配給其的IP地址進行記錄，通過網卡地址來標識某一具體主機，若要手工實現對客戶端IP地址的靜態(tài)分配，可直接在數據庫?？蛻舳说恼埱蟛蛔枞?，采用了多線程技術。3系統(tǒng)模塊設計與實現..

　　

【正文】 ...............................................................................................6 配置模塊 ........................................................................................................6 接收請求模塊 .................................................................................................9 處理請求模塊 ............................................................................................... 11 發(fā)送應答模 塊 ............................................................................................... 14 4 軟件測試 .............................................................................................................. 16 結 論 ..................................................................................................................... 18 參考文獻 ..................................................................................................................... 18 致 謝 ..................................................................................................................... 19 聲 明 .......................................................................................................................0 第 1 頁 共 20 頁 5 引言 課題背景 目前，對學校的實驗室來說， IP 地址的分配和管理是管理員比較重視的一個問題。而大部分管理員都采用的是 DHCP 技術來實現， DHCP 技術是通過網絡內一臺服務器提供相應的網絡配置服務來實現的，可以為網絡 終端設備提供臨時的 IP 地址、默認網關、 DNS 服務器等網絡配置。雖然 DHCP 技術可以為用戶接入網絡提供方便，但還存在一些弊端，例如： IP 地址具有隨機性，用戶的IP 地址是隨機分配的，具有不確定性； 訪問權限會發(fā)生變化，如果用戶的訪問權限是基于 IP 地址劃分的，則訪問權限隨 IP 地址不同而變化；不可被訪問，通過 DHCP 獲得的 IP 地址具有不確定性，用戶被訪問難度較大。 本系統(tǒng)對訪問服務器的客戶端網卡地址和分配其的 IP 地址進行記錄，通過網卡地址來標識網內某一具體主機，并分配其固定的 IP 地址，從而彌補以上的一些不足之處。 IP地址的設置由客戶端實現。 主要采用技術 ADO ADO(ActiveX Data Objects， ActiveX 數據對象 )是 Microsoft 為強大的數據訪問接口 OLE DB(對象鏈接和嵌入數據庫 ) 而設計的，是一個便于使用的應用層的編程接口。使用 ADO 編寫的應用程序可以通過 OLE DB 提供者訪問和操作數據庫服務器中的數據。 ADO 不僅可以訪問關系型數據庫，還可以訪問非關系型數據庫。同時由于 OLE DB 是基于 COM 接口的技術，使用這種技術可以直接對數據庫的驅動程序進行訪問，從而大大提供了訪問速度。 ADO 最主要的優(yōu)點是易于使用、速度快、內存支出少和磁盤冗余小。 ADO 在關鍵的應用方案中使用最少的網絡流量，并且在前端和數據源之間使用最少的層數，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制，它允許在程序中并發(fā)執(zhí)行多個指令流，每個指令流都稱為一個線程，彼此間互相獨立。線程又稱為輕量級進程，它和進程一樣擁有獨立的執(zhí)行控制，由操作系統(tǒng)負責調度，區(qū)別在于線程沒有獨立的存儲空間，而是和所屬進程中的其它線程共享一個存儲空間，這使得線程間的通信遠較進程簡單 。 多個線程的執(zhí)行是并發(fā)的，也就是在邏 輯上 “ 同時 ” ，而不管是否是物理上的 “ 同時 ” 。如果系統(tǒng)只有一個 CPU，那么真正的 “ 同時 ” 是不可能的，但是由于 CPU 的速度非?？欤脩舾杏X不到其中的區(qū)別，因此我們也不用關心它， 第 2 頁 共 20 頁 只需要設想各個線程是同時執(zhí)行即可。 多線程和傳統(tǒng)的單線程在程序設計上最大的區(qū)別在于，由于各個線程的控制流彼此獨立，使得各個線程之間的代碼是亂序執(zhí)行的 。 網絡廣播 網絡廣播是指一個節(jié)點同時向相同域中的其它所有節(jié)點傳輸數據包的過程。組播是一種特殊的廣播，其中一組請求收聽的選定用戶將收到廣播。廣播傳輸通常在局域網（如以太網）中進行，但有時也發(fā)生 在虛擬局域網（ VLAN）中。 IPv6 支持單播（ Unicast）、組播（ Multicast）以及任意播（ Anycast）三種類型， IPv6 中沒有關于廣播（ Broadcast）的具體劃分，而是作為組播的一個典型。 網絡廣播中涉及以下重要概念： 廣播域（ Broadcast Domain）：這是一個限定區(qū)域，其中的所有設備都可以共享信息。換句話說，與網絡相連，且負責接收廣播的所有設備都是同一廣播域的一部分。在一個共享以太網中，工作站通過共享媒體將幀廣播到其它所有節(jié)點。其它節(jié)點收聽廣播，只接收尋址到它們的幀。 因此，共享以太網中的所有節(jié)點都屬于同一廣播域。此外通過虛擬局域網技術可以創(chuàng)建一個虛擬廣播域。 廣播地址（ Broadcast Address）：這是一個特殊地址，當數據包可以尋址到該地址時，可以幫助所有設備打開和處理信息。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。任何設備都將打開尋址到廣播地址的信息，并將它們傳送到下一個工作站。 廣播風暴（ Broadcast Storm）：當主機系統(tǒng)響應一個在網上不斷循環(huán)的廣播數據包或者試圖響 應一個沒有應答的系統(tǒng)時就會發(fā)生廣播風暴。隨著網絡數據包數量的增加，廣播風暴可能會引起網絡擁塞問題。為防止廣播風暴的發(fā)生，需要細心配置網絡以阻止非法廣播信息的進入。 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 系統(tǒng)軟件環(huán)境 本系統(tǒng)采用的軟件工具有 : 開發(fā)工具： VC++ 數據庫： Microsoft Office Access 2021 工具簡介 Visual C++ 是微軟公司重點推出的核心產品之一，它在原 MFC 類庫基礎上進行了完善和擴充，功能更強，性能更優(yōu)，使用更方便。 MFC 是指 Microsoft Foundation Class ,它封裝了 Windows API 的數據結構、函數及宏，以面向對 第 3 頁 共 20 頁 象的類的形式供程序開發(fā)者編寫各種類型的程序，包括 Inter、數據庫和多媒體方面的程序。 Visual C++ 類庫在以下方面比前期版本功能更強。 C++ 支持動態(tài) HTML。通過 App Wizard 可以輕松的編寫基于Web 瀏覽器的應用程序。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格的應用程序。 C++ 支持 Windows DNA（分布式 Inter 應用程序）架構。DNA 技術完全支持 Microsoft Back Office 服務器方便的控件，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、 EXE 文件、 Web 控件、數據庫和 Microsoft Back Office 應用程序。 C++ 訪問數據庫的能力更強。它完全支持最新的微軟數據庫標準 OLE DB，通過 COLEDBRecordView 類可以方便的瀏覽 OLE DB 數據庫。 6 系統(tǒng)需求概述 本系統(tǒng)的主要目標是實現實驗室計算機 IP 地址的自動分配和設置，將客戶端的 IP 地址設置為固定 IP 地址。服務器可以安裝在局域網內任意一臺計算機上。實現方式主要有兩種，一、由服務器自動為客戶端分配固定的 IP 地址。當客戶端第一次運行的時候，服務器自動為客戶端分配一個 IP 地址，同時將客戶端的網卡地址和分配給其的 IP 地址記錄在數據庫里，當客戶端重新運行再次請求的時候，服務器從數據庫中提取記錄的 IP 地址，分配給客戶端。二、由管理員手動為客戶端分配固定 IP 地址。管理 員需要知道客戶端的網卡地址，將客戶端的網卡與對應匹配的 IP 地址直接錄入 Access 數據庫。當服務器收到客戶端請求的時候，服務器從數據庫中根據客戶端的網卡地址查找對應 IP 地址，將此IP 地址分配給客戶端。由于某種原因，學生做實驗時可能需要重新配置 IP 地址從而造成 IP 地址混亂的現象，通過重新啟動客戶端，可將各客戶端 IP 地址還原。 計算機 IP 地址固定可以方便根據 IP 地址設計計算機的權限和進行訪問。系統(tǒng)具有一定的靈活性，如果客戶端分配到的 IP 地址與其它計算機重合（可能是由于手工配置靜態(tài) IP），客戶端會發(fā)送二次請求，服 務器會分配客戶端一個臨時的 IP 地址但并不記錄入數據庫，在一定程度上保證了客戶端 IP 地址的可用性。當客戶端重新啟動發(fā)出請求時，服務器為客戶端分配數據庫中記錄的 IP地址。 第 4 頁 共 20 頁 7 系統(tǒng)模塊設計與實現 總體設計 系統(tǒng)結構設計 系統(tǒng)的主要功能需求為：配置分配的 IP 地址范圍，接收客戶端的請求，處理請求為客戶端分配 IP 地址，將應答信息發(fā)送給客戶端。 根據系統(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：配置服務器為客戶端分配的 IP 地址范圍，服務器保留的 IP 地址，網關，子網掩碼等信息。 實現方式 : 服務器 并不是每次啟動都需要配置 IP 信息，配置模塊在單獨的進程中實現。有對話框界面進行人機交互，將配置信息保存到系統(tǒng)盤的 Windows目錄下的一個配置文件中，主程序運行時從配置文件中讀取配置信息。 模塊名稱：接收請求 功能描述：接收網絡發(fā)送來的請求包，驗證請求包的正確性和完整性，并將請求信息保存。 實現方式 : 功能在單獨的線程中實現。雖然客戶端與服務器物理上在一個局域網內，但并不能保證邏輯上在一個網段內，所以客戶端不知道服務器所在。為了使客戶端發(fā)出的請求服務器能夠正確接收，客戶端采用數據鏈路層廣播的方式發(fā)送請求。收 到客戶端請求后，通過驗證包頭信息判斷請求包的正確性，將請求信息寫入請求隊列，沒有請求到達線程在接收請求處阻塞。網絡請求的接收采用 Windows 套接字編程實現?；コ赓Y源的訪問采用信號量機制。 模塊名稱：處理請求 功能描述：從請求隊列中讀取請求信息，根據請求信息為客戶端分配 IP 地址，將應答信息寫入發(fā)送隊列。 實現方式 :功能在單獨的線程中實現。從配置文件中讀取配置信息，判斷管理員是否重新配置過，如果重新配置過則清空數據庫記錄。從請求隊列中讀取請求信息，判斷是一次請求還是二次請求。一次請求，從數據庫中根據網卡地址查 找分配給其的 IP 地址，找到則把分配的 IP 地址寫入發(fā)送隊列，找不到則將最小的 IP 地址分配給其并寫入數據庫和發(fā)送隊列，最小 IP 地址向上遞增。二次請求，將最大 IP 地址分配給其但不寫入數據庫，寫入發(fā)送隊列，最大 IP地址遞減。互斥資源的訪問采用信號量機制。 模塊名稱：發(fā)送應答 功能描述：從發(fā)送隊列中讀取應答信息，將子網掩碼，網關等信息封裝為應答包，發(fā)送給客戶端。 第 5 頁 共 20 頁 實現方式 :功能在單獨的線程中實現。從配置文件中讀取分配的子網掩碼和網關。從發(fā)送隊列中讀取客戶端的 IP 地址和分配給其的 IP 地址。因為不確定客戶端和服務器是否在 同一網段，所以還是采用廣播的方式發(fā)送應答信息包。將子網掩碼和網關封裝進應答包以廣播的形式發(fā)送出去。網絡應答的發(fā)送采用Windows 套接字編程實現，互斥資源的訪問采用信號量機制。 系統(tǒng)的結構如圖： 圖 1 系統(tǒng)模塊結構 系統(tǒng)主程序系統(tǒng)配置 接收請求 處理請求 發(fā)送應答配置IP地址范圍配置網關配置子網掩碼配置保留IP地址接受