CCFCSP刷题之路---202104-3 DHCP服务器(C/C++ 100分)

简介: CCFCSP刷题之路---202104-3 DHCP服务器(C/C++ 100分)

一、题目描述
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> <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 :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 ;
默认过期时间 :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 、: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 :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 。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 ;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。
二、代码实现

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;

struct IP
{
    ll state;//0---未分配,1---待分配,2---占用,3---过期
    string occ_host;
    ll ip_out;
}ip[10005];

//N:地址池大小
//t_def:默认过期时间
//t_max、t_min:过期时间的上下限
//H:本机名称
ll N,n,t_def,t_max,t_min;
string H;
ll rec_time,ip_ads,time_out;
string send_host,rec_host,type;

ll search_ip()
{
    for(ll i=1;i<=N;i++)
    {
        if(ip[i].occ_host==send_host) return i;
    }
    for(ll i=1;i<=N;i++)
    {
        if(ip[i].state==0) return i;
    }
    for(ll i=1;i<=N;i++)
    {
        if(ip[i].state==3) return i;
    }
    return -1;
}

void check()
{
    for(ll i=1;i<=N;i++)
    {
        if(ip[i].ip_out<=rec_time)
        {
            if(ip[i].state==1)
            {
                ip[i].state = 0;
                ip[i].occ_host = "";
            }
            if(ip[i].state==2)
            {
                ip[i].state = 3;
            }
        }
    }
}

int solve()
{
        check();
        if(rec_host!=H && rec_host!="*")
        {
            if(type!="REQ") return 0;
        }
        if(type!="DIS" && type!="REQ") return 0;
        if(rec_host=="*" && type!="DIS") return 0;
        if(rec_host==H && type=="DIS") return 0;

        if(type=="DIS")
        {
            ll x_ip = search_ip();
            if(x_ip==-1) return 0;

            ip[x_ip].state = 1;
            ip[x_ip].occ_host = send_host;

            if(time_out==0) ip[x_ip].ip_out = rec_time + t_def;
            else
            {
                ll x_ot = time_out;
                x_ot = max(rec_time+t_min,x_ot);
                x_ot = min(rec_time+t_max,x_ot);
                ip[x_ip].ip_out = x_ot;
            }

            cout<<H<<" "<<send_host<<" OFR "<<x_ip<<" "<<ip[x_ip].ip_out<<endl;
        }
        else if(type=="REQ")
        {
            if(rec_host!=H)
            {
                for(ll i=1;i<=N;i++)
                {
                    if(ip[i].occ_host==send_host && ip[i].state==1)
                    {
                        ip[i].state = 0;
                        ip[i].occ_host = "";
                        ip[i].ip_out = 0;
                    }
                }
                return 0;
            }

            if(ip_ads > N || ip[ip_ads].occ_host!=send_host)
            {
                cout<<H<<" "<<send_host<<" NAK "<<ip_ads<<" 0"<<endl;
                return 0;
            }

            if(time_out==0) ip[ip_ads].ip_out = rec_time + t_def;
            else
            {
                ll x_ot = time_out;
                x_ot = max(rec_time+t_min,x_ot);
                x_ot = min(rec_time+t_max,x_ot);
                ip[ip_ads].ip_out = x_ot;
            }

            ip[ip_ads].state = 2;
            cout<<H<<" "<<send_host<<" ACK "<<ip_ads<<" "<<ip[ip_ads].ip_out<<endl;
        }
        return 0;
}

int main()
{
    cin>>N>>t_def>>t_max>>t_min>>H;
    cin>>n;

    for(int i=1;i<=N;i++)
    {
        ip[i].state = 0;
        ip[i].occ_host = "";
    }

    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        cin>>rec_time>>send_host>>rec_host>>type>>ip_ads>>time_out;
        solve();
    }
    return 0;
}
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