IP地址的合法性及子網(wǎng)判斷-JAVA.doc

學(xué) 號(hào)： 0121010680221課 程 設(shè) 計(jì)題 目IP地址的合法性及子網(wǎng)判斷學(xué) 院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院專 業(yè)軟件工程班 級(jí)1002姓 名王思騰指導(dǎo)教師劉東飛2013年6月 19日目 錄1任務(wù)書32相關(guān)知識(shí)43課程設(shè)計(jì)分析64 程序清單及注釋95 運(yùn)行結(jié)果分析及結(jié)論126 心得感悟。147 參考文獻(xiàn)14課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 王思騰 專業(yè)班級(jí)： 軟件1002班 指導(dǎo)教師： 劉東飛 工作單位： 計(jì)算機(jī)學(xué)院 題目四: IP地址的合法性及子網(wǎng)判斷 初始條件：（1）學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)（2）C/C+/VC/VB/JAVA語(yǔ)言（3）PC機(jī)一臺(tái)要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書撰寫等具體要求）在掌握IP地址表示方法及子網(wǎng)劃分的基礎(chǔ)上，按如下要求完成程序。1）命令行格式:ip_test subnet/mask ip_addr, ip_test其中為程序名；subnet為子網(wǎng)號(hào)；mask是一個(gè)數(shù)值，代表子網(wǎng)掩碼連續(xù)1的個(gè)數(shù)；ip_addr是要測(cè)試的IP地址。例如，要測(cè)試的IP地址為202.114.16.10，子網(wǎng)號(hào)為202.113.16.0，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，則命令行為ip_test 202.113.16.0/24 202.114.16.10(因?yàn)?55.255.255.0是連續(xù)的24個(gè)1，所以用24表示)。2）判斷subnet和ip_addr的合法性。在判斷IP地址合法性時(shí)要自行編寫代碼，不要使用任何inet函數(shù)。判斷時(shí)要考慮全面，比如以下IP地址均不合法：123.2.1 / 123.23$.2.1 / 123.2345.2.1 / 123.23.45.2.13）判斷掩碼的合法性。4）在IP地址合法的前提下，判斷ip_addr是否屬于子網(wǎng)subnet。5）輸出命令行中的ip是否合法，掩碼是否合法（可適當(dāng)給出不合法的原因）以及ip_addr是否屬于子網(wǎng)subnet。時(shí)間安排：第一、二天：查閱資料，學(xué)習(xí)算法第三、四天：編程調(diào)試第五天：書寫報(bào)告指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日2、相關(guān)知識(shí)：1. IP地址相關(guān)概念所謂IP地址就是給每個(gè)連接在Internet上的主機(jī)分配的一個(gè)32bit地址。 按照TCP/IP（Transport Control Protocol/Internet Protocol，傳輸控制協(xié)議/Internet協(xié)議）協(xié)議規(guī)定，IP地址用二進(jìn)制來(lái)表示，每個(gè)IP地址長(zhǎng)32bit，比特?fù)Q算成字節(jié)，就是4個(gè)字節(jié)。例如一個(gè)采用二進(jìn)制形式的IP地址是“00001010000000000000000000000001”，這么長(zhǎng)的地址，人們處理起來(lái)也太費(fèi)勁了。為了方便人們的使用，IP地址經(jīng)常被寫成十進(jìn)制的形式，中間使用符號(hào)“”分開不同的字節(jié)。于是，上面的IP地址可以表示為“10001”。IP地址的這種表示法叫做“點(diǎn)分十進(jìn)制表示法”，這顯然比1和0容易記憶得多。 大型的互連網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該有一個(gè)全局的地址系統(tǒng)，它能夠給連接到互聯(lián)網(wǎng)的每一臺(tái)主機(jī)或者路由器分配一個(gè)唯一的全局地址。TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層使用的地址標(biāo)識(shí)符叫做IP地址，IPv4中IP地址是一個(gè)32位的二進(jìn)制地址。網(wǎng)絡(luò)中的每一臺(tái)主機(jī)或者路由器至少有一個(gè)IP地址，在Internet中不允許有兩個(gè)設(shè)備具有相同的IP地址。如果一臺(tái)主機(jī)或者路由器連接到兩個(gè)或多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，那么它可以擁有兩個(gè)或多個(gè)IP地址。IP地址采用分層結(jié)構(gòu)，由網(wǎng)絡(luò)號(hào)與主機(jī)號(hào)兩部分組成（如下圖所示）：網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)IP地址長(zhǎng)度為32位，用點(diǎn)分十進(jìn)制表示，格式為.，每個(gè)為8位，每個(gè)的值為0255（例如202.113.29.119）。根據(jù)不同的取值范圍，IP地址可以分為五類，IP地址中的前5位用于標(biāo)識(shí)IP地址的類別，具體的分類規(guī)則如下：A類地址的第一位為0。B類地址的前兩位為10 .C類地址的前三位為110。D類地址的前四位為1110。E類地址的前五位為11110。五類IP地址的結(jié)構(gòu)如下所示；0網(wǎng)絡(luò)號(hào)（7位）主機(jī)號(hào)（24位）10網(wǎng)絡(luò)號(hào)（14位）主機(jī)號(hào)（16位）110網(wǎng)絡(luò)號(hào)（21位）主機(jī)號(hào)（8位）1110組播地址（28位）11110保留用于課程設(shè)計(jì)和將來(lái)使用A類IP地址結(jié)構(gòu)適合用于有大量主機(jī)的大型網(wǎng)絡(luò)。由于主機(jī)號(hào)長(zhǎng)度為24位，因此每個(gè)A類網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)IP數(shù)理論上為224=16777216。B類IP地址適合用于一些國(guó)際性大公司與政府機(jī)構(gòu)等中等大小的組織。由于網(wǎng)絡(luò)IP長(zhǎng)度為14位，因此允許有214=16384個(gè)不同的B類網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際允許連接16382個(gè)網(wǎng)絡(luò)。C類IP地址適合用于一些小公司與普通的研究機(jī)構(gòu)。2. 特殊的IP地址形式（1） 直接廣播地址A類，B類，C類IP地址中主機(jī)號(hào)全1的地址稱為直接廣播地址，用來(lái)使路由器將一個(gè)分組以廣播方式發(fā)送給特定網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)。直接廣播地址只能作為分組中的目的地址。物理網(wǎng)絡(luò)采用的是點(diǎn)點(diǎn)傳輸方式，分組廣播需要通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)全1（2）受限廣播地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)與主機(jī)號(hào)的32位全位1的地址為受限廣播地址，用來(lái)將一個(gè)分組以廣播方式發(fā)送給本網(wǎng)的所有主機(jī)。本網(wǎng)的所有主機(jī)將接受該分組，路由器則阻擋該分組通過(guò)。全1（3） “這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的這臺(tái)主機(jī)”地址全0（4）“這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的特定主機(jī)”地址主機(jī)或路由器向本網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)特定的主機(jī)發(fā)送分組，網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分為全0，主機(jī)號(hào)為確定的值。這樣的分組被相知在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。網(wǎng)絡(luò)號(hào)全0主機(jī)號(hào)（5）回送地址回送地址用于網(wǎng)絡(luò)軟件測(cè)試和本地進(jìn)程見通信。TCP/IP協(xié)議規(guī)定網(wǎng)絡(luò)號(hào)為127的分組不能出現(xiàn)在任何網(wǎng)絡(luò)上；主機(jī)和路由器不能為該地址廣播任何尋址信息。127任意值（通常取1）3子網(wǎng)的劃分人們?cè)谠缙谠O(shè)計(jì)與建設(shè)ARPAnet是，沒(méi)有預(yù)料到網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度如此之快，應(yīng)用范圍如此之廣。當(dāng)時(shí)個(gè)人計(jì)算機(jī)與局域網(wǎng)尚未出現(xiàn)。所以，研究者在設(shè)計(jì)Internet地址的編址方案時(shí)，主要是針對(duì)大型互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)IP地址的最初目的是希望每個(gè)IP得志都能唯一地、確定地識(shí)別一個(gè)網(wǎng)絡(luò)與一臺(tái)主機(jī)，但是這種方法同時(shí)也存在著兩個(gè)主要的問(wèn)題，即IP地址的有效利用率和路由器的工作效率。為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們提出了子網(wǎng)（subnet）和超網(wǎng)（supernet）的概念。子網(wǎng)就是一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)劃分成幾個(gè)較小的網(wǎng)絡(luò)，而每一個(gè)小網(wǎng)絡(luò)都是其自己的地址。超網(wǎng)就是將一個(gè)組織所屬的幾個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)合并成為一個(gè)更大地址范圍的邏輯網(wǎng)絡(luò)。劃分子網(wǎng)實(shí)際上就是在IP地址系統(tǒng)中增加一個(gè)層次。三級(jí)IP地址的表示方法為netID-subnet ID-host ID。第一級(jí)網(wǎng)絡(luò)號(hào)定義了網(wǎng)點(diǎn)的位置；第二級(jí)子網(wǎng)號(hào)定義了物理子網(wǎng)；第三級(jí)主機(jī)號(hào)定義了主機(jī)和路由器到物理網(wǎng)絡(luò)的連接。三級(jí)層次的IP地址，一個(gè)IP分組的路由器的過(guò)程分為三步：第一步將分組轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)點(diǎn)，第二步轉(zhuǎn)發(fā)給物理子網(wǎng)，第三步轉(zhuǎn)發(fā)給確切的主機(jī)。當(dāng)三級(jí)層次的IP地址提出后，一個(gè)很顯示的問(wèn)題是：如何從一個(gè)IP地址提取出子網(wǎng)號(hào)。因此，提出了子網(wǎng)掩碼（subnet mask）的概念。子網(wǎng)掩碼有時(shí)也叫做子網(wǎng)掩碼。子網(wǎng)掩碼表示方法：網(wǎng)絡(luò)號(hào)與子網(wǎng)號(hào)置1，主機(jī)號(hào)置0。如判斷某一IP地址是否屬于某一子網(wǎng)呢？只需將二進(jìn)制IP地址與子網(wǎng)掩碼按位進(jìn)行“與”運(yùn)算。若“與”運(yùn)算所得值與給定子網(wǎng)地址一致，則說(shuō)明該IP地址屬于給定的子網(wǎng)。3、課程設(shè)計(jì)分析：在掌握IP地址的表示方法以及子網(wǎng)劃分方法的基礎(chǔ)上，并以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中關(guān)于IP地址的相關(guān)理論知識(shí)為基石，運(yùn)用C/C+語(yǔ)言按如下要求完成程序。3.1在判斷一個(gè)IP地址合法性時(shí)要自行編寫代碼，不要使用任何inet函數(shù)3.2命令行格式：ip_test subnet/mask ip_addr其中，ip_test為程序名；subnet為子網(wǎng)號(hào)；mask是一個(gè)整型數(shù)值，代表子網(wǎng)掩碼連續(xù)1的個(gè)數(shù)；ip_addr表示要測(cè)試的IP地址。比如說(shuō)，要測(cè)試的IP地址為202.113.16.10,子網(wǎng)號(hào)碼是202.113.16.0,子網(wǎng)掩碼是255.255.255.0,則命令行為ip_test202.113.16.0/24 202.113.16.10。（因?yàn)?55.255.255.0是連續(xù)的24個(gè)1，所以用24表示）3.3判斷subnet和ip_addr的合法性。在判斷IP地址合法性時(shí)要自行編寫代碼，不要使用任何inet函數(shù)。判斷時(shí)要考慮各種情況，全面分析問(wèn)題。例如以下IP地址均不合法：123.2.1123.23$.2.1123.2345.2.1123.23.45.13.4判斷掩碼的合法性。無(wú)論是哪類地址，掩碼的第一個(gè)字段都是255。如果不是，一定是掩碼非法。3.5在IP地址、掩碼以及子網(wǎng)號(hào)都合法的前提下，判斷ip是否屬于subnet。 需要進(jìn)行與運(yùn)算（&），將ip、subnet_mask相與，將得到的結(jié)果與subnet比較，如果相同，則證明該ip屬于subnet。3.6輸出命令行中的ip是否合法，掩碼是否合法，子網(wǎng)號(hào)碼是否合法（可適當(dāng)給出不合法的原因）以及ip是否屬于子網(wǎng)subnet。3.7程序流程圖：（見下頁(yè)）NYYNNYNYNY 讀取一個(gè)字符串總長(zhǎng)不超過(guò)15？ return段數(shù)=4? 每段的值是否介于0到255input(subnet)是否為真Ip&subnet_mask=subnetsubnet_Mask首段是否為255 子網(wǎng)號(hào)與掩碼不匹配 程序結(jié)束 輸出”掩碼非法”調(diào)用input 函數(shù) 輸出”ip地址非法”輸出”子網(wǎng)非法”YN 程序開始,變量初始化4、程序清單及注釋：package iptest;import java.util.*;class inputScanner scanner = new Scanner(System.in); String s= scanner.nextLine(); int flag; /判斷輸入的IP地址是否合法，如果不合法從新輸入，flag=1為不合法;input() flag=0; char a=s.toCharArray(); if(s.length()15) System.out.println(地址總長(zhǎng)超過(guò)15); flag=1; for(int i=0;is.length();i+)/判斷是否存在非法字符，分隔符只能為3個(gè)， if(ai9) & ai!=.) System.out.println(地址中包含非法字符!); flag=1; break; int dian=0; for(int i=0;is.length();i+)/判斷是否存在非法字符，分隔符只能為3個(gè)， if(ai=.) dian+; if(dian!=3) System.out.println(地址中分隔符只能為3個(gè)!); flag=1; for(int i=0;is.length()-1;i+)/判斷是否出現(xiàn)連續(xù)的分隔符 if(ai=. & ai+1=.) System.out.println(地址中不能出現(xiàn)連續(xù)的分隔符!); flag=1; break; if(as.length()-1=.)/判斷是否最后位為分隔符 System.out.println(地址最后位不能為分隔符!); if(a0=.)/判斷是否首位為分隔符 System.out.println(地址首位不能為分隔符!); flag=1; String sss=s.split(.); for(int o=0;osss.length;o+) for(int p=0;p255|num0)System.out.println(ERROR!地址不在0至255之間！);flag=1;break; class subnet_mask extends input /*判斷子網(wǎng)掩碼第一個(gè)字節(jié)是否為255*/int flag2=0;/判斷輸入的子網(wǎng)掩碼是否合法，如果不合法從新輸入，flag=1表示輸入錯(cuò)誤; subnet_mask() String dian_s1=s.split(.); int first=Integer.parseInt(dian_s10); if(first!=255) System.out.println(地址第一字節(jié)不是255!); flag2=1; public class iptest public static void main(String g) System.out.println(請(qǐng)輸入IP地址); input IP=new input(); while(IP.flag=1) System.out.println(輸入IP地址有誤，請(qǐng)重新輸入IP地址:); input xin_IP=new input(); IP.s=xin_IP.s; if(xin_IP.flag=0) break; System.out.println(請(qǐng)輸入子網(wǎng)號(hào));input subnet=new input(); while(subnet.flag=1) System.out.println(您輸入的子網(wǎng)號(hào)有錯(cuò)誤!請(qǐng)重新輸入子網(wǎng)號(hào):); input xin_subnet=new input(); subnet.s=xin_subnet.s; if(xin_subnet.flag=0) break; System.out.println(請(qǐng)輸入子網(wǎng)掩碼); subnet_mask new3=new subnet_mask(); while(new3.flag=1|new3.flag2=1) System.out.println(您輸入的子網(wǎng)掩碼有錯(cuò)誤!請(qǐng)重新輸入子網(wǎng)掩碼:); input xin_new3=new input(); new3.s=xin_new3.s; if(xin_new3.flag=0) break; /*判斷輸入的Ip地址是否屬于子網(wǎng)*/ String s=IP.s; String s2=new3.s; String s3=subnet.s; String split_s=s.split(.); String split_s2=s2.split(.); System.out.println(您輸入的IP地址是：+IP.s); System.out.println(您輸入的子網(wǎng)地址是：+subnet.s); System.out.println(您輸入的子網(wǎng)掩碼是：+new3.s); /得出 XX int x00=Integer.parseInt(split_s0); int x22=Integer.parseInt(split_s20); int and_x=x00&x22;/進(jìn)行與運(yùn)算 String right_mask =String.valueOf(and_x); /得出余下的.XX.XX.XX 并和之前得出的XX合并 for(int i=1;i4;i+) int x=Integer.parseInt(split_si); int x2=Integer.parseInt(split_s2i); int and_x12=x&x2;/進(jìn)行與運(yùn)算 String and_x11 =String.valueOf(and_x12); right_mask=right_mask.concat(.); right_mask=right_mask.concat(and_x11); /將得到的XX.XX.XX.XX和輸入的子網(wǎng)掩碼比較，如果相同，則證明屬于，不同則不屬于 if(right_mask.equals(s3) System.out.println(您輸入的IP地址屬于子網(wǎng)+subnet.s); else System.out.println(您輸入的IP地址(+IP.s+)+不屬于子網(wǎng)+subnet.s); 5、程序結(jié)果分析及結(jié)論： 5.1 連續(xù)輸入兩個(gè)“.”，顯示輸入非法 5.2 輸入字段中有大于255或小于0的現(xiàn)象，顯示輸入非法5.3 子網(wǎng)掩碼地址的第一字段不是255，顯示輸入非法5.4 得出結(jié)果ip屬于subnet5.5 得出結(jié)果ip不屬于subnet分析： 其實(shí)就是利用split（）將用戶手動(dòng)輸入的ip地址和subnet_mask以“.”為界限分為四個(gè)小段，并將它們賦值給String類，然后分別將它們轉(zhuǎn)化為int類型，逐段相與，再將相與得到的四小段以“.”為分隔符“拼接”起來(lái)，最后一步是將最后得到的這一字符串與之前輸入的subnet比較，如果相同則該ip地址輸入subnet。6感悟與體會(huì)這次最大的體會(huì)就是要找對(duì)方法，起初也是一頭霧水，寫了幾行代碼發(fā)現(xiàn)其實(shí)一點(diǎn)進(jìn)度都沒(méi)有，冷靜下來(lái)仔細(xì)思考之后其實(shí)并不難。判斷一個(gè)ip地址是否屬于一個(gè)子網(wǎng)，就是要將ip地址和子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制后相與，看得到的結(jié)果是否和子網(wǎng)相同，相