IP地址的合法性及子網判斷

1、第三章 IP地址的合法性及子網判斷3.1 課程設計目的 本設計要求編寫程序，判斷一個IP地址是否合法，并判斷該地址是否屬于一個給定子網。從而考察讀者是否對IP地址概念及其子網劃分有非常清楚的認識。3.2 課程設計要求 在掌握IP地址表示方法及子網劃分方法的基礎上，按如下要求完成程序。1） 命令行格式：ip_test subnet/mask ip_addr其中，ip_test為程序名；subnet為子網號；mask是一個數(shù)值，代表子網掩碼連續(xù)1的個數(shù)；ip_addr是要測試的IP地址。例如，要測試的IP地址為202.113.16.10，子網號為為202.113.16.0，子網掩碼為255.255

2、.255.0，則命令行為ip_test 202.113.16.0、24 202.113.16.10.（因為255.255.255.0是連續(xù)的24個1，所以用24表示。）2） 判斷subnet和ip_addr的合法性。在判斷IP地址合法性時要自行編寫代碼，不要使用任何inet函數(shù)。判斷時要考慮全面，比如以下ip地址均不合法：123.2.1123.23￥.2.1123.2345.2.1123.23.45.2.13）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subnet.5)輸出命令行中的ip是否合法，掩碼是否合法（可適當給出不合法原因）以及ip_addr是否屬于子

3、網subnet。A類，B類與C類IP地址中主機號權1的地址chengweizhijieguangbo地址，用來使路由器將一個分組以廣播方式發(fā)送給特定網絡上的所有主機。直接廣播地址只能作為分組中的目的地址。物理網絡采用的使點-點傳輸方式，分組廣播需要通過軟件來實現(xiàn)。網絡號主機號全12）受限廣播地址網絡號與主機號的32位全為1的地址為受限廣播地址，用來將一個分組以廣播方式發(fā)送給本網的所有主機。本網的所有主機將接受該分組，路由器則阻擋該分組通過。全13）“這個網絡上的這臺主機”地址全04）”這個網絡上的特定主機”主機或路由器向本網絡上的某個特定的主機發(fā)送分組，網絡號部分為全0，主機號為確定的值。這樣

4、的分組被限制在本網絡內部。網絡號全0主機號5）回送地址回送地址用于網絡軟件測試和本地進程間通信。TCP/IP協(xié)議規(guī)定網絡號為127的分組不能出現(xiàn)在任何網絡上;主機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）3.3子網的劃分人們在早期設計與建設ARPAnet時，沒有預料到網絡的發(fā)展速度如此之快，應用范圍如此之廣。當時個人計算機與局域網尚未出現(xiàn)。所以，研究者在設計Internet地址的編址方案時，主要是針對大型機互聯(lián)的網絡結構。設計IP地址的最初目的是希望每個IP地址都能唯一地，確定地識別一個網絡與一臺主機，但是這種方法同時也存在著兩個主要的問題，即IP地址的有效利用率和路由器的

5、工作效率。為了解決這個問題，人們提出了子網（subnet）和超網（supernet）的概念。子網就是將一個大的網絡劃分成幾個較小的網絡，而每一個小網絡都有其自己的地址。超網就是將一個組織所屬的幾個C類網絡合并成為一個更大地址范圍的邏輯網絡。劃分子網實際上就是在IP地質系統(tǒng)中增加一個層次。三級IP地址的表示方法為netID_subnet ID_host ID.第一級網絡定義了網點的地址；第二級子網號定義了物理子網；第三級主機號定義了主機和路由器到物理網絡的連接。三級層次的IP地址，一個IP分組的路由選擇的過程分為三步：第一步將分組轉發(fā)給網點，第二步轉發(fā)給物理子網，第三步轉發(fā)給確切的主機。當三級層

6、次的IP地址提出后，一個很現(xiàn)實的問題是：如何從一個IP地址中提取出子網號。因此，提出了子網掩碼（subnet mask）的概念。子網掩碼有時也叫做子網掩碼。子網掩碼表示方法：網絡號與子網號置1，主機號置0.如何判斷某一IP地址是否屬于某一子網呢？只需將二進制IP地址與子網掩碼按位進行“與”運算。若“與”運算所得值與給定子網地址一致，則說明該IP地址屬于給定的子網。3.4 課程設計分析 1.程序大致流程1）分別判斷子網號，掩碼和IP地址的基本格式是否合法。2）如果三者的基本格式都合法，才調用判定“IP地址是否為子網成員”的函數(shù)。該函數(shù)同時判別子網號與掩碼是否匹配，子網號為全0或全1，主機號為全0

7、，全1.2.核心代碼及說明1）判斷IP地址是否合法。一般來說，我們先檢查最明顯的錯誤。例如，可以先判斷IP中”.”個數(shù)是否正確；接著，以“.”為標志將IP字符串按節(jié)分開；然后，看該IP是否為4段，再判斷各節(jié)是否是0255間的整數(shù)。關于網絡號，主機號全0全1等問題要在后面結合子網掩碼一起判斷。這里的關鍵是怎么將IP字符串以“.”為標志按節(jié)分開，這要用到函數(shù)strtok（char*strToken,const char*strDelimit）.第一個參數(shù)是給定的串，第二個參數(shù)是分隔符集合，該函數(shù)的功能就是以strDelimit中包含的任意字符為分隔符，在strToken中尋找下一個token。每一

8、次調用strtok后，都會在strToken中插入一個NULL字符，所以，如果要讀取下一個token，接下來調用strtok時第一個參數(shù)用NULL。char ch=“.”; /分隔符char *token,*dot4;int iplen=0;token=strtok(ip,ch); /以“?！睒酥緦P字符串按節(jié)分開while(token!=NULL) /循環(huán)進行，直到結束 dotiplen=token; /將分開的每段賦值給dotiplen+;token=strtok(NULL,ch);這樣，IP串的每一段都放到dot數(shù)組里了，下面判斷是否有非法字符，每一段的值是否在0255之間，就很容易了

9、。2） 判斷IP地址是否為子網成員，判斷子網號與掩碼是否匹配，以及子網號，主機號全0，全1問題（iSubA是子網號，iMask是掩碼，iIPA是給定的IP地址）。if(iSubA|iMask!=imask) /說明sub與mask不匹配 cout<<”子網號與掩碼不匹配，error!”<<end1; return; if(iSubAiMask)=0) /說明子網號全1cout<<”子網號全1，error!”<<end1;return; if(iSubA&iMask)=0) /說明子網號全0cout<<”子網號全0，error!

10、”<<end1;return; if(iSubA)=(iIPA&iMask) /ip和掩碼做“與”運算，結果和子網號比較 if(iIPA|iMask)=iMask) /說明主機號全0 cout<<”主機號全0，error!”<<end1; return; if(iIPA|iMask)=0xffffffff) /說明主機號全1 cout<<”主機號全1，error!”<<end1; return; cout<<”<<ip<<”belongs to”<<subnetPlusMask&

11、lt;<end1; /屬于 return; else cout<<”<<ip<<”doesnt belong to”<< subnetPlusMask<<end1; /不屬于3.5 相關擴展 實際上，我們可以對IP地址進行更細致的檢查。前面給出的方法是根據(jù)“分隔符”給IP分段，其實這樣做不太準確。因為這種做法不能找出202.113.25.99.這樣的錯誤。要實現(xiàn)這種判斷就不能簡單地用strtok函數(shù)來給IP地址分段了。 另外，還可以根據(jù)所給地址判斷該IP地址屬于A,B,C中的哪類。#include <iostream.h&

12、gt;#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#include <math.h>#include <ctype.h>class ipTestchar ip15; char subnetPlusMask18; char subnet18;char TempIp15; char TempSub18; int mask; bool maskIsValid; public:ipTest(char *,char *); ipTest(); bool NoIllegalCha

13、r(char *); bool ipIsValid(char *);bool subnetIsValid(char *); void belong(); print();void main(int argc,char *argv) if(argc!=3) cout<<"error"<<endl<<"format should be:ip_test subnet/mask ip"<<endl;return;elseif(strlen(argv1)>18)cout<<"subnet/

14、mask is too long"return;if(strlen(argv2)>15)cout<<"ip is too long"return;ipTest test(argv1,argv2); test.print(); ipTest:ipTest(char *subnetPlusMask,char *ip)maskIsValid=true; char temp2;int smLem=strlen(subnetPlusMask); for(int i=0;i<smLem && subnetPlusMaski!='

15、/'i+)this->subneti=subnetPlusMaski;this->TempSubi=subnetPlusMaski;subneti='0' TempSubi='0' if(i<=smLem-2) if(i=smLem-2) temp0=subnetPlusMaski+1; if(!isdigit(temp0) maskIsValid=false; else if(i=smLem-3) temp0=subnetPlusMaski+1; temp1=subnetPlusMaski+2; if(!(isdigit(temp0)

16、&&isdigit(temp1) maskIsValid=false; mask=atoi(temp); if(mask<0|mask>32) maskIsValid=false;elsemaskIsValid=false;strcpy(this->subnetPlusMask,subnetPlusMask);strcpy(this->ip,ip);strcpy(this->TempIp,ip);ipTest:print()bool subIsV=subnetIsValid(TempSub);bool ipIsV=ipIsValid(TempIp)

17、;if(!subIsV)cout<<"subnet is invalid!"<<endl;else cout<<"valid subnet:"<<subnet<<endl;if(!maskIsValid)cout<<"mask is invalid!"<<endl;else cout<<"valid mask:"<<mask<<endl;if(!ipIsV)cout<<"ip

18、 is invalid!"<<endl;elsecout<<"valid ip:"<<ip<<endl;if(subIsV &&ipIsV &&maskIsValid)belong();bool ipTest:NoIllegalChar(char *ch)unsigned int i,k=0;for(i=0;i<strlen(ch);i+)if(isdigit(*(ch+1)=0)return false;return true;bool ipTest:ipIsValid(cha

19、r *ip)char ch="."char *token,*dot4;int iplen=0;token=strtok(ip,ch);while(token!=NULL)dotiplen=token;iplen+;token=strtok(NULL,ch);if(iplen!=4)return false;for(int i=0;i<4;i+)if(!NoIllegalChar(doti)|atoi(doti)>255)return false; return true;bool ipTest:subnetIsValid(char* subnet)if(!ipI

20、sValid(subnet)return false;return true;void ipTest:belong()int subLen=strlen(subnet);int ipLen=strlen(ip);unsigned int iIPA,iSubA,iMask;unsigned char subA4,ipA4;char temp3;int i,j,t=0;for(i=0,j=0;i<subLen;i+)if(subneti!='.')tempj+=subneti;elsesubA3-t=atoi(temp);j=0;t+;temp0=temp1=temp2='0' subA0=atoi(temp);temp0=temp1=temp2='0'iSubA=*(unsigned int *)subA;for(i=0,j=0,t=0;i<ipLen;i+)if(ipi!='.')tempj+=ipi;elseipA3-t=atoi(temp);j=0;t+; temp0=temp1=temp2='0'ipA0=atoi(temp);iIPA=*(unsigned i