Python网络编程5-实现DHCP Client

  DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议），前身是BOOTP协议，是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，统一使用两个IANA分配的端口：67（服务器端），68（客户端）。主要作用是集中的管理、分配IP地址，使client动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息。

option字段

  DHCP报文中的Options字段可以用来存放普通协议中没有定义的控制信息和参数。如果用户在DHCP服务器端配置了Options字段，DHCP客户端在申请IP地址的时候，会通过服务器端回应的DHCP报文获得Options字段中的配置信息。

获取IP地址过程

  实验使用的linux 主机由两个网络接口，其中ens33使用DHCP获取IP地址，ens37使用静态IP地址；因此需要使用ens33来发送数据包。

  Change_MACpy用于MAC地址与Bytes类型相互转换。

  DHCP_Discoverpy用于发送DHCP Discover报文;其中GET_MACpy见ARP章节。

  DHCP_Requestpy用于发送DHCP Request报文。

  DHCP_FULLpy用于完成DHCP Client与DHCP Server的报文交互

Wireshark对远程linux主机抓包，结果如下

客户端以广播发送DHCP Discover包，其中报文 *** 作类型为1（请求报文），DHCP客户端的MAC地址设置为00:0c:29:03:a1:08，option53设置报文类型为Discover，option55（请求选项列表）中包含请求的参数。

服务器以单播向客户端回复信息，其中报文 *** 作类型为2（应答报文），分配给客户端的IP为192168160146,option 53设置报文类型为offer，Option 54设置服务器标识为192168160254，其他option为客户端请求列表的应答。

值得注意的是，交互的四个报文中Transaction ID均为0x00000000，表明是同一次DHCP交互报文。

首先给出一个c函数的原型：int sscanf(const char buffer,const char format,[argument ])它的返回值是参数的数据，也就是argument的个数，buffer：存储的数据，format：格式控制字符串，argument：选择性设定字符串。这个程序从标准流读取数据，可以进行无限制的输入。下面贴出代码，然后引出另外一个问题，将字符串ip转换成整形ip地址。[cpp]

#include<stdioh

#include<stringh

int main(void){

char str[32];

int a,b,c,d;int ret=0;

while(fgets(str,sizeof(str),stdin)!=NULL){

int len=strlen(str);

str[len]='\0';

ret=sscanf(str,%d%d%d%d,&a,&b,&c,&d);

if(ret==4&&(a=0&&a<=255)&&(b=0&&b<=255)&&(c=0&&c<=255)&&(d=0&&d<=255)){

printf(it is ip!\n);}else

printf(it is not ip!\n);}return 0;}gcc -Wall ipc -o ip12345

下面来引出另外一个问题，在很多情况下，要求把字符串ip转换成整形ip，这个问题也可以应用sscanf这个函数，首先把四个字段存储到a,b,c,d四个变量当中去，然后进行移位运算，因为ip地址是32位的，而且是无符号整形变量，所以可以应用unsigned int 来存储 unsinged int ip=(a<<24)+(b<<16)+(c<<8)+d。

300万条不是很多。你可以使用字典，或者是Counter来统计。

通常来讲字典大小略大的时候，效率会很低。所以就要优化算法。

如果想避开字典限制的问题，可以使用redis来记数。速度慢些。但是很靠谱。

处理速度取决于进程数量，如果多进程处理，最后再将数据合并就会快很多。如果使用REDI就不用合并了。REDIS可以采用多进程加多线程方式。

如果还想更快就采用CYTHON，或者是直接用MAP REDUCE，采用多计算机同时处理。绝对快。

还有一个更简单快速的办法，用C语言吧。将IP地址转换成整数。然后用C语言来记数，绝对快。编程也简单。转成整数的方法对于PYTHON也有效。

ipaddress 模块包括用于处理 IPv4 和 IPv6 网络地址的类。这些类支持验证，查找网络上的地址和主机以及其他常见 *** 作。

最基本的对象代表网络地址本身。传递字符串，整数或字节序列给 ip_address() 来构造地址。返回值是 IPv4Address 或 IPv6Address 实例，具体取决于所使用的地址类型。

还可以用这个方法来校验 IP 地址是否合法：

网络是由一系列地址组成的，通常用地址和掩码这种形式来表示。

与地址一样，IPv4 和 IPv6网络有两种网络类。每个类提供用于访问与网络相关联的值的属性或方法，例如广播地址和可供主机使用的网络上的地址。

网络实例是可迭代的，并产生网络上的地址。

此示例仅打印一些地址，因为 IPv6 网络可以包含的地址远多于输出中的地址。

迭代网络会产生地址，但并非所有地址都对主机有效。例如，网络的基地址和广播地址。要查找网络上常规主机可以使用的地址，请使用 hosts() 方法，该方法会生成一个生成器。

将此示例的输出与前一示例进行比较表明，主机地址不包括在整个网络上进行迭代时生成的第一个值。

除了迭代器协议之外，网络还支持 in *** 作，来确定地址是否是网络的一部分。

in 使用网络掩码来测试地址，因此它比扩展网络上的完整地址列表更有效。

网络接口表示网络上的特定地址，并且可以由主机地址和网络前缀或网络掩码表示。

接口对象具有分别访问完整网络和地址的属性，以及表达接口和网络掩码的几种不同方式。

相关文档：

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  源站路由可以事先规定IP数据包所经过得路由器,每经过一个路由器就改变数据包的目的地址（下一跳）

  使用IP头部中的option字段记录路由IP。该字段最大40字节，因此最多存放9个IP，记录格式如下：

Type ：占1字节，code 的值此处设为137。

length ：占1字节，记录整个选项的长度。

pointer ：指针项，占1个字节，指向下一个被处理的源站地址，最小值为4。

  发送主机从应用程序接收源站路由清单，最后一个表项（它是数据报的最终目的地址），剩余的为所有经过的下一跳，每经过一个设备都会检查是否是最终目标，如不是则从列表中读取下一项作为数据包下一跳的目的地址，同时数据包每从一个路由器发出，就记录其出接口的地址，用其替换掉清单中的上一跳地址，数据包返回时任然按照原来的路径返回。

  如下图，主机S上的发送应用程序发送一份数据报给D，指定源路由为R1，R2和R3。#表示指针字段，其值分别是4、8、12和16（一个值表示一个32位IP）。长度字段恒为1 5（三个IP地址加上三个字节首部）。可以看出，每一跳IP数据报中的目的地址都发生改变。

首先知道自己的IP，然后构造这个网段内的IP，使用list来构建。

使用前需要注意27中对dict和list的处理。list是没有keys的

需要注意对ip的split *** 作来判断，split后来判断输入的Ip范围，可以用掩码的形式来进行范围确认。

传入参数的处理，这个还不完善，需要对输入的ip段和端口段进行判断，然后进行扫描。

超时时间的处理 

因为在测试过程中有的设备没有在线设备，需要设置socket去connect的timeout时间，而且这个设置必须在connect之前进行，否则不生效。

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