udhcp源码剖析（一）——DHCP服务器和客户端的工作流程

DHCP服务器的工作流程

udhcpd，即dhcp服务器，在路由器等网关设备中，DHCP服务器启动后用于给LAN侧和无线终端分配IP、租约和其他网络配置。根据RFC2131文档规范，一个标准的DHCP服务器和客户端的交互时序如下，这是一个完整的交互过程，从INIT到BOUND，其余的交互过程，比如INIT_REBOOT、RENEWING和REBINDING都可视作该过程的简化或一部分。

DHCP客户端的工作流程

udhcpc，即DHCP客户端的工作相对简单，可以使用客户端状态转移图来描述，根据所处的
不同状态，与服务器进行交互。如下图所示，客户端工作的起点一般是INIT和INIT_REBOOT状态，

• 一个标准的获取IP及其配置的流程是INITSELECTINGREQUESTINGBOUND， 重启后的重新获取IP
• lease的流程：INIT_REBOOTREBOOTINGBOUND，
• T1过期续约lease：BOUNDRENEWINGBOUND，
• T1和T2过期续约lease：BOUNDRENEWINGREBINDINGBOUND。
  可见，BOUND状态是最终完成配置的状态，REBOOTING、REQUESTING、RENEWING和REBINDING是中间状态，在中间状态，若接收到ACK即跳转到BOUND状态完成配置，若接收到NAK或lease过期则回到INIT状态。

udhcp的文件结构

udhcp的文件夹中包含许多源文件和头文件，每组源和头文件对应着一个模块或功能。
Dhcpd.c——整个DHCP server运行的主线，其udhcpd_main函数就是server开始允许的入口，相当于main入口。在udhcpd_main中，各个模块被组合起来实现DHCP服务器的功能。

• Dhcpc.c：DHCP client运行的主线，提供udhcpc_main作为入口函数，相当于main函数，将各个客户端模块组合起来实现DHCP客户端的功能。
• Frontend.c：该文件提供了一个main入口，在其中根据传入参数选择启动DHCP服务器还是客户端。
  其余文件都是负责各个具体的模块：
• Arpping.c：该源文件只包含arpping函数，在服务器给客户端分配一个free IP后，会调用arpping函数，查看网络上是否有主机已经使用该地址。
• File.c和file.h：DHCP server file manipulation，负责DHCP服务器的文件操作，其中最重要的函数是read_config，该函数载入默认配置信息，并从配置文件udhcpd.conf读取配置信息。（以后读取配置信息的函数可以模仿read_config函数写）。
• leases.c：tools to manage DHCP leases，针对dhcpOfferedAddr结构的操作函数，该结构体是DHCPOFFER报文的数据主体，通过它，服务器向客户端提供租约的信息。
• options.c：DHCP server option packet tool，针对DHCP数据报文的options字段的操作函数都在这个文件中。
• packet.c：DHCP数据报文的构造和发送。
• pidfile.c：Functions to assist in the writing and removing of pidfiles。针对pidfile的写和删除操作。主要针对/tmp/var/run/udhcpd0.pid
• serverpacket.c：Constuct and send DHCP server packets。构造和发送dhcp服务器报文。
• clientpacket.c：Packet generation and dispatching functions for the DHCP client。
• socket.c：DHCP server client/server socket creation。套接字创建，包含interface信息的读取
• script.c：Functions to call the DHCP client notification scripts。