STM32F103驱动SDIO wifi Marvell8801/Marvell88w8801 介绍（十一） ---- 编写LWIP DHCP server

原创专注于无线通信的蓬勃 2020-01-10 14:47

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代码工程的GITHUB连接：
https://github.com/sj15712795029/stm32f1_marvell88w8801_marvell8801_wifi

Marvell自己实现驱动系列文章分为几篇介绍：

每篇更新打开专栏可以看到：

关于dhcp server的编写介绍主要分为以下图示几部分
在这里插入图片描述
由于默认的LWIP没有dhcp server的代码，所以我们AP功能无法给连接上的STA分配IP地址，这句局限了AP的功能，所以我自己写了一套DHCP server来扩展功能。当时我写的时候没有一点TCP/IP基础，从花时间读协议到写出一套可以运行的代码仅仅用了3天时间，所以相信你们想研究这个1天时间足够，但是你们要学会方法，我觉得好的学习方法首先是要站在巨人的肩膀上，直接看DHCP server的封包格式，以及交互流程，我们本章也会介绍wireshark的使用来抓取DHCP的交互流程。

1. DHCP server概述

动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP）是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，主要有两个用途：给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址，给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。
说白了就是AP给STA动态分配地址，之所以要自己实现dhcp server，是因为LWIP没有dhcp server的代码啊·，其实我想不明白为什么他不写，但是对于我们却有极大的作用，如果你wifi芯片作为AP热点模式，有STA过来连接，没有dhcp server怎么给他们分配IP地址呢？总不能指望所有的STA自己配置好静态IP，子网掩码，网关来连接吧？所以这个行动势在必行
我自己实现的dhcp server是放在lwip的源码里面，文件名字叫做hdcpd.h,dhcpd.c，只要把这两个文件放进去就能工作，不需要额外的配置

2. DHCP server的封包格式

在这里插入图片描述
强烈推荐下以上的书，可按下dhcp章节，配合着wireshark抓取的封包，一天搞定dhcp,
封包格式如下：

op：报文的操作类型。分为请求报文和响应报文。1：请求报文，2：应答报文。即client送给server的封包，设为1，反之为2。
请求报文：DHCP Discover、DHCP Request、DHCP Release、DHCP Inform和DHCP Decline。
应答报文：DHCP Offer、DHCP ACK和DHCP NAK。
htype：DHCP客户端的MAC地址类型。MAC地址类型其实是指明网络类型。htype值为1时表示为最常见的以太网MAC地址类型。
hlen：DHCP客户端的MAC地址长度。以太网MAC地址长度为6个字节，即以太网时hlen值为6。
跳步数：DHCP报文经过的DHCP中继的数目，默认为0。DHCP请求报文每经过一个DHCP中继，该字段就会增加1。没有经过DHCP中继时值为0。(若数据包需经过router传送，每站加1，若在同一网内，为0。)
xid：客户端通过DHCP Discover报文发起一次IP地址请求时选择的随机数，相当于请求标识。用来标识一次IP地址请求过程。在一次请求中所有报文的Xid都是一样的。
secs：DHCP客户端从获取到IP地址或者续约过程开始到现在所消耗的时间，以秒为单位。在没有获得IP地址前该字段始终为0。(DHCP客户端开始DHCP请求后所经过的时间。目前尚未使用，固定为0。)
flags：标志位，只使用第0比特位，是广播应答标识位，用来标识DHCP服务器应答报文是采用单播还是广播发送，0表示采用单播发送方式，1表示采用广播发送方式。其余位尚未使用。(即从0-15bits，最左1bit为1时表示server将以广播方式传送封包给client。)
注意：在客户端正式分配了IP地址之前的第一次IP地址请求过程中，所有DHCP报文都是以广播方式发送的，包括客户端发送的DHCP Discover和DHCP Request报文，以及DHCP服务器发送的DHCP Offer、DHCP ACK和DHCP NAK报文。当然，如果是由DHCP中继器转的报文，则都是以单播方式发送的。另外，IP地址续约、IP地址释放的相关报文都是采用单播方式进行发送的。
ciaddr：DHCP客户端的IP地址。仅在DHCP服务器发送的ACK报文中显示，因为在得到DHCP服务器确认前，DHCP客户端是还没有分配到IP地址的。在其他报文中均显示，只有客户端是Bound、Renew、Rebinding状态，并且能响应ARP请求时，才能被填充。
yiaddr：DHCP服务器分配给客户端的IP地址。仅在DHCP服务器发送的Offer和ACK报文中显示，其他报文中显示为0。
siaddr：下一个为DHCP客户端分配IP地址等信息的DHCP服务器IP地址。仅在DHCP Offer、DHCP ACK报文中显示，其他报文中显示为0。(用于bootstrap过程中的IP地址)
一般来说是服务器的ip地址.但是注意！根据openwrt源码给出的注释，当报文的源地址、siaddr、option>server_id字段不一致（有经过跨子网转发）时，通常认为option>srever_id字段为真正的服务器ip，siaddr有可能是多次路由跳转中的某一个路由的ip
giaddr：DHCP客户端发出请求报文后经过的第一个DHCP中继的IP地址。如果没有经过DHCP中继，则显示为0。(转发代理（网关）IP地址)
chaddr：DHCP客户端的MAC地址。在每个报文中都会显示对应DHCP客户端的MAC地址。
sname：为DHCP客户端分配IP地址的DHCP服务器名称（DNS域名格式）。在Offer和ACK报文中显示发送报文的DHCP服务器名称，其他报文显示为0。
file：DHCP服务器为DHCP客户端指定的启动配置文件名称及路径信息。仅在DHCP Offer报文中显示，其他报文中显示为空。
options：可选项字段，长度可变，格式为"代码长度数据"。
DHCP选项目前lwip中有以下内容

/* BootP options */
#define DHCP_OPTION_PAD             0
#define DHCP_OPTION_SUBNET_MASK     1 /* RFC 2132 3.3 */
#define DHCP_OPTION_ROUTER          3
#define DHCP_OPTION_DNS_SERVER      6
#define DHCP_OPTION_HOSTNAME        12
#define DHCP_OPTION_IP_TTL          23
#define DHCP_OPTION_MTU             26
#define DHCP_OPTION_BROADCAST       28
#define DHCP_OPTION_TCP_TTL         37
#define DHCP_OPTION_NTP             42
#define DHCP_OPTION_END             255

/* DHCP options */
#define DHCP_OPTION_REQUESTED_IP    50 /* RFC 2132 9.1, requested IP address */
#define DHCP_OPTION_LEASE_TIME      51 /* RFC 2132 9.2, time in seconds, in 4 bytes */
#define DHCP_OPTION_OVERLOAD        52 /* RFC2132 9.3, use file and/or sname field for options */

#define DHCP_OPTION_MESSAGE_TYPE    53 /* RFC 2132 9.6, important for DHCP */
#define DHCP_OPTION_MESSAGE_TYPE_LEN 1

#define DHCP_OPTION_SERVER_ID       54 /* RFC 2132 9.7, server IP address */
#define DHCP_OPTION_PARAMETER_REQUEST_LIST  55 /* RFC 2132 9.8, requested option types */

#define DHCP_OPTION_MAX_MSG_SIZE    57 /* RFC 2132 9.10, message size accepted >= 576 */
#define DHCP_OPTION_MAX_MSG_SIZE_LEN 2

#define DHCP_OPTION_T1              58 /* T1 renewal time */
#define DHCP_OPTION_T2              59 /* T2 rebinding time */
#define DHCP_OPTION_US              60
#define DHCP_OPTION_CLIENT_ID       61
#define DHCP_OPTION_TFTP_SERVERNAME 66
#define DHCP_OPTION_BOOTFILE        67

如下图所示，主要用到53(DHCP_OPTION_MESSAGE_TYPE),61(DHCP_OPTION_CLIENT_ID),
12(DHCP_OPTION_HOSTNAME),60(DHCP_OPTION_US),0x55(DHCP_OPTION_PARAMETER_REQUEST_LIST),255(DHCP_OPTION_END)
在这里插入图片描述