編寫計(jì)算機(jī)程序,實(shí)現(xiàn)點(diǎn)分十進(jìn)制的IP.

1、目 錄一、問題背景概述11.1背景概述11.2題目要求1二、協(xié)議分析說明分析12.1 IP地址的分類12.2 不常用的特殊IP地址12.3 IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式12.3.1 IP數(shù)據(jù)報(bào)首部的固定部分12.3.2 IP數(shù)據(jù)報(bào)首部的可變部分1三、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)53.1.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)說明53.1.1設(shè)計(jì)原理53.1.2基本流程53.2實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)過程說明6四、程序代碼9五、總結(jié)11附錄A參考文獻(xiàn)12一、問題背景概述 1.1 背景概述在因特網(wǎng)中，IP協(xié)議是能使連接到網(wǎng)上的所有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相互通信的一套規(guī)則，規(guī)定了計(jì)算機(jī)在因特網(wǎng)上進(jìn)行通信時(shí)應(yīng)當(dāng)遵守的規(guī)則。任何廠家生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，只要遵守 IP協(xié)議就可以

2、與因特網(wǎng)互連互通。IP地址具有唯一性，根據(jù)用戶性質(zhì)的不同，可以分為5類。另外，IP還有進(jìn)入防護(hù)，知識(shí)產(chǎn)權(quán)，指針寄存器等含義。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中，網(wǎng)絡(luò)在發(fā)送分組是不需要先建立連接，每一個(gè)分組（也就是IP數(shù)據(jù)報(bào)）獨(dú)立發(fā)送，與起前后的分組無關(guān)（不進(jìn)行編號(hào)），即網(wǎng)絡(luò)成不提供服務(wù)質(zhì)量的承諾。也就是說，所傳送的分組可能出錯(cuò)、丟失、重復(fù)和失序（即不安序到達(dá)終點(diǎn)），當(dāng)然也不保證分組交付的時(shí)限。IP是怎樣實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連備，如以太網(wǎng)、分組交換網(wǎng)等，它們相互之間不能互通，不能互通的主要原因是因?yàn)樗鼈兯鶄魉蛿?shù)據(jù)的基本單元（技術(shù)上稱之為“幀”）的格式不同。IP協(xié)議實(shí)際上是一套由軟件程序組成的協(xié)議軟件，它把各種不同“幀”統(tǒng)一轉(zhuǎn)

3、換成“IP數(shù)據(jù)包”格式，這種轉(zhuǎn)換是因特網(wǎng)的一個(gè)最重要的特點(diǎn)，使所有各種計(jì)算機(jī)都能在因特網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)互通，即具有“開放性”的特點(diǎn)。通信協(xié)議是為了使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中不同的設(shè)備之間能進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)通信而預(yù)先制定的一套通信主機(jī)雙方相互了解和共同遵守的格式和約定。由網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議IP和傳輸控制協(xié)議TCP一起構(gòu)成的TCPIP協(xié)議,已成為事實(shí)上的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),幾乎所有的WAN和LAN都支持該協(xié)議。1.2 題目要求題目是編寫計(jì)算機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)分十進(jìn)制的IP地址標(biāo)識(shí)方法，要求是“從IP數(shù)據(jù)報(bào)頭中取出源和目的地址，將它們以點(diǎn)分十進(jìn)制表示輸出”。二、協(xié)議分析說明分析2.1 IP地址的分類 IP地址是一種層次型地址,分為網(wǎng)

4、絡(luò)標(biāo)識(shí)和主機(jī)標(biāo)識(shí)兩個(gè)部分。因特網(wǎng)中每個(gè)主機(jī)和路由器都有一個(gè)IP地址,來對(duì)它們的網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)號(hào)進(jìn)行編碼,這種編碼是唯一的,任何兩個(gè)不同的主機(jī)不會(huì)有相同的IP地址、所有的IP地址都是32位,在IP數(shù)據(jù)報(bào)的源站地址和目的站地址都用到了IP地址,其格式如圖3所示。連接到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)上都有不同的IP地址。 A類IP地址 一個(gè)A類IP地址是指， 在IP地址的四段號(hào)碼中，第一段號(hào)碼為網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼，剩下的三段號(hào)碼為本地計(jì)算機(jī)的號(hào)碼。如果用二進(jìn)制表示IP地址的話，A類IP地址就由1字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和3字節(jié)主機(jī)地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“0”。A類IP地址中網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度為7位，主機(jī)標(biāo)識(shí)的長(zhǎng)度為24位

5、，A類網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)量較少，可以用于主機(jī)數(shù)達(dá)1600多萬臺(tái)的大型網(wǎng)絡(luò)。 A類IP地址 地址范圍1.0.0.1-126.255.255.254（二進(jìn)制表示為：00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111110 11111111 11111111 11111110）。 B類IP地址 一個(gè)B類IP地址是指，在IP地址的四段號(hào)碼中，前兩段號(hào)碼為網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼，。如果用二進(jìn)制表示IP地址的話，B類IP地址就由2字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和2字節(jié)主機(jī)地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“10”。B類IP地址中網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度為14位，主機(jī)標(biāo)識(shí)的長(zhǎng)度為16位，B類網(wǎng)絡(luò)地址適用于中等規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，

6、每個(gè)網(wǎng)絡(luò)所能容納的計(jì)算機(jī)數(shù)為6萬多臺(tái)。 B類IP地址地址范圍128.1.0.1-191.254.255.254（二進(jìn)制表示為：10000000 00000001 00000000 00000001 - 10111111 11111110 11111111 11111110）。 C類IP地址 一個(gè)C類IP地址是指，在IP地址的四段號(hào)碼中，前三段號(hào)碼為網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼，剩下的一段號(hào)碼為本地計(jì)算機(jī)的號(hào)碼。如果用二進(jìn)制表示IP地址的話，C類IP地址就由3字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和1字節(jié)主機(jī)地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“110”。C類IP地址中網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識(shí)長(zhǎng)度為21位，主機(jī)標(biāo)識(shí)的長(zhǎng)度為8位，C類網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)量較多，適用于

7、小規(guī)模的局域網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多只能包含254臺(tái)計(jì)算機(jī)。C類IP地址范圍192.0.1.1-223.255.254.254（二進(jìn)制表示為: 11000000 00000000 00000001 00000001 - 11011111 11111111 11111110 11111110）。 除了以上三種類型的IP地址外，還有幾種特殊類型的IP地址，TCP/IP協(xié)議規(guī)定，凡IP地址中的第一個(gè)字節(jié)以“l(fā)ll0”開始的地址都叫多點(diǎn)廣播地址。因此，任何第一個(gè)字節(jié)大于223小于240的IP地址是多點(diǎn)廣播地址；IP地址中的每一個(gè)字節(jié)都為0的地址（“0.0.0.0”）對(duì)應(yīng)于當(dāng)前主機(jī)；IP地址中的每一個(gè)字節(jié)都為

8、1的IP地址（“255255255255”）是當(dāng)前子網(wǎng)的廣播地址；IP地址中凡是以“l(fā)lll0”的地址都留著將來作為特殊用途使用；IP地址中不能以十進(jìn)制“127”作為開頭，該類地址中數(shù)字127001到127111用于回路測(cè)試，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)ID的第一個(gè)6位組也不能全置為“0”，全“0”表示本地網(wǎng)絡(luò)。D類IP地址第一個(gè)字節(jié)以“1110”開始，它是一個(gè)專門保留的地址。它并不指向特定的網(wǎng)絡(luò)，目前這一類地址被用在多點(diǎn)廣播（Multicast）中。多點(diǎn)廣播地址用來一次尋址一組計(jì)算機(jī)，它標(biāo)識(shí)共享同一協(xié)議的一組計(jì)算機(jī)。地址范圍224.0.0.1-239.255.255.254 。E類IP地址以“11110”開始，

9、保留用于將來和實(shí)驗(yàn)使用。2.2不常用的特殊IP地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)源地址使用目的地址使用代表的意思00可以不可在本網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)0Host-id可以不可在本網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)主機(jī)host-id全1全1不可可以只在本網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行廣播Net-id全1不可可以對(duì)net-id上的所有主機(jī)進(jìn)行廣播127非全0或全1的任何數(shù) 可以可以用作本地軟件環(huán)回測(cè)試之用2.3 IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式2.3.1 IP數(shù)據(jù)報(bào)首部的固定部分（1）版本 占4為，指IP協(xié)議的版本，通信雙方使用的IP協(xié)議的版本必須一致。目前廣泛使用的IP協(xié)議版本號(hào)為4（即IPV4）。（2）首部長(zhǎng)度 占4位，可表示的最大十進(jìn)制數(shù)值是15，請(qǐng)注意這個(gè)字段所表示數(shù)的單位

10、是32位字（1個(gè)32位字長(zhǎng)是4字節(jié)）。當(dāng)IP的首部長(zhǎng)度為1111時(shí)，首部長(zhǎng)度就達(dá)到最大值60字節(jié)，當(dāng)IP分組的首部長(zhǎng)度不是4字節(jié)的整數(shù)倍時(shí)，必須利用最后的填充字段加以填充。（3）區(qū)分服務(wù) 占8位，用來獲得更好的服務(wù)，這個(gè)字段在舊標(biāo)準(zhǔn)中叫做服務(wù)類型，但實(shí)際上一直沒有被使用過。（4）總長(zhǎng)度 總長(zhǎng)度指首部和數(shù)據(jù)只和的長(zhǎng)度，單位為字節(jié)?？傞L(zhǎng)度字段為16位，因此數(shù)據(jù)報(bào)的最大長(zhǎng)度為65535字節(jié)。（5）標(biāo)識(shí) 占16位。IP軟件在存儲(chǔ)器中維持一個(gè)計(jì)數(shù)器，沒產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，計(jì)數(shù)器就加1，并將此值賦給標(biāo)識(shí)字段。（6）標(biāo)志 占3位，標(biāo)志字段中的最低位記為MF。MF=1即表示后面“還有分片”的數(shù)據(jù)報(bào)，MF=0表示這

11、已是若干數(shù)據(jù)報(bào)片中的最后一個(gè)。標(biāo)志字段中間的以為記為DF，意思是“不能分片”，只有當(dāng)DF=0時(shí)才允許分片。（7）片偏移 占13位。片偏移指出：較長(zhǎng)的分組在分組后，某片在源分組中的相對(duì)位置。（8）生存時(shí)間 占8位，生存時(shí)間字段常用的英文縮寫是TTL，表明是數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中的壽命。（9）協(xié)議 占8位，協(xié)議字段指出此數(shù)據(jù)報(bào)攜帶的數(shù)據(jù)是使用何種協(xié)議，以便使目的主機(jī)的IP層知道應(yīng)將數(shù)據(jù)部分上交給哪個(gè)處理過程。（10）首部檢驗(yàn)和 占16位，這個(gè)字段只檢驗(yàn)數(shù)報(bào)的首部，但不包括數(shù)據(jù)報(bào)部分。這是因?yàn)閿?shù)據(jù)報(bào)每經(jīng)過一個(gè)路由器，路由器都要重新計(jì)算一下首部檢驗(yàn)和。不檢驗(yàn)數(shù)據(jù)部分可減少計(jì)算的工作量。為了進(jìn)一步減少計(jì)算檢驗(yàn)和

12、的工作量，IP首部的檢驗(yàn)和不采用復(fù)雜的CRC檢驗(yàn)碼的采用簡(jiǎn)單的計(jì)算方法。（11）源地址 占32位。（12）目的地址 占32位。2.3.2 IP數(shù)據(jù)報(bào)首部的可變部分 IP首部的可變部分就是一個(gè)選項(xiàng)字段，選項(xiàng)字段用來支持排錯(cuò)、檢測(cè)以及安全等措施，內(nèi)容很豐富。此字段的長(zhǎng)度可變，從1字節(jié)到40個(gè)字節(jié)不等，取決與所選擇的項(xiàng)目。某些選項(xiàng)項(xiàng)目只需要1個(gè)字節(jié)，它只包括1字節(jié)的選項(xiàng)代碼。但還有些選香港需要多個(gè)字節(jié)，這些選項(xiàng)一個(gè)個(gè)拼接起來，中間不需要有分隔，最后用全0的填充自讀那補(bǔ)充成為4字節(jié)的整數(shù)倍。三、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)3.1實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)說明3.1.1 設(shè)計(jì)原理3.1.2 程序基本流程3.2實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)過程說明在

13、數(shù)據(jù)傳輸過程中，網(wǎng)絡(luò)層把運(yùn)輸層產(chǎn)生報(bào)文段或用戶數(shù)據(jù)報(bào)封裝成數(shù)據(jù)幀，然后在加上IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部信息再組成IP數(shù)據(jù)報(bào)傳給數(shù)據(jù)鏈路層，再加上數(shù)據(jù)層的首部信息和尾部信息，最后交給物理層在物理傳輸媒體上進(jìn)行比特流的傳輸。接受方對(duì)接受到的數(shù)據(jù)逐層解封，去掉首部，直到找到IP數(shù)據(jù)報(bào)為止，再?gòu)腎P數(shù)據(jù)報(bào)的首部信息中取出源地址和目的地址，取出來的源地址和目的地址全是二進(jìn)制的機(jī)器語(yǔ)言，把取出的二進(jìn)制地址轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制地址，并將他們以十進(jìn)制表示輸出。下面的圖3-1，圖3-2，圖3-3，圖3-4，圖3-5是驗(yàn)證從任意的 IP數(shù)據(jù)報(bào)中取出任意的五個(gè)源地址和目的地址輸出的過程，具體結(jié)果如下圖：圖3-1 圖3-2圖3-3 圖

14、3-4圖3-5四、程序代碼#includemath.h#include#includestdio.h#includevoid getid(int ad32) /用getid函數(shù)表示二進(jìn)制和十進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換 int p=0,q=0,r=0,t=0; /定義四個(gè)整形變量表示IP數(shù)據(jù)報(bào)的四個(gè)字節(jié) int i; for(i=0;i8;i+) p+=pow(2,7-i%8)*adi; /二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制過程中，二進(jìn)制的最高位為2的7次冪依次降序到0次冪，在減去i%8求余 printf(%d.,p); /表示輸出值 for(i=8;i16;i+) q+=pow(2,7-i%8)*adi; /相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)

15、轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù) printf(%d.,q); for(i=16;i24;i+) r+=pow(2,7-i%8)*adi; printf(%d.,r); for(i=24;i32;i+) t+=pow(2,7-i%8)*adi; printf(%d,t);void main() int a1500; int i,j; int m=0,n=0; int b32; int c32; void getid(int ad32); /調(diào)用getid函數(shù) srand(unsigned) time(NULL); /表示從IP數(shù)據(jù)報(bào)中取出源地址b和目的地址cfor(i=0;i1500;i+) /IP數(shù)據(jù)報(bào)最大長(zhǎng)

16、度為1500字節(jié)，每個(gè)字節(jié)為8個(gè)比特流 ai=rand()%2; /隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)0、1的數(shù)printf(%d,ai);for(j=96;j=127;j+) /IP數(shù)據(jù)報(bào)的源地址（含32位）前面還有三個(gè)部分，共32*3=96位，所以源地址從96開始bm=aj;m+;for(j=128;j=159;j+) /目的地址（含32位）從128位開始cn=aj;n+;printf(n源地址是:); /輸出十進(jìn)制地址getid(b);printf(n目的地址是:);getid(c);printf(n);五、總結(jié)以上就是我這次課程設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容，從這次課程設(shè)計(jì)中我們真正感覺到了網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)膹?fù)雜性，IP協(xié)議的重

17、要性。對(duì)于我們來說這個(gè)課程設(shè)計(jì)難度有點(diǎn)大，在平時(shí)過程中我們學(xué)的都是理論知識(shí)，而動(dòng)手能力很差，把知識(shí)與實(shí)際結(jié)合起來的機(jī)會(huì)更少。通過這次課程設(shè)計(jì)我們深刻理解了點(diǎn)分十進(jìn)制記法和更深層次的認(rèn)識(shí)了IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式，同時(shí)學(xué)到了一些在編程方面的知識(shí)，很多是自己沒有接觸過的東西。在編程過程中遇到問題時(shí)，通過查找資料，或者百度搜索解決。通過本次課程設(shè)計(jì)，我們更充分的理解了IP協(xié)議的源地址和目的地址二進(jìn)制轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制的過程，在實(shí)驗(yàn)過程中也充實(shí)了以前不懂的知識(shí)點(diǎn)，增強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力，也明白了編程的重要性。一個(gè)軟件的好壞不僅僅在于算法的先進(jìn)，軟件是否能夠滿足用戶需求，操作是否簡(jiǎn)單也是很重要的一個(gè)因素。這個(gè)程序我們已

18、經(jīng)盡力做了，但肯定存在很多的不足之處，希望老師諒解。附錄A參考文獻(xiàn)文末參考文獻(xiàn)的著錄引用應(yīng)做到規(guī)范完整，并符合國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)GB3469國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，被引用的參考文獻(xiàn)類型標(biāo)識(shí)為單字母，各種參數(shù)文獻(xiàn)的類型標(biāo)識(shí)字母如下表所示：參考文獻(xiàn)類型專著論文集(單篇論文)報(bào)紙文章期刊文章文獻(xiàn)類型標(biāo)識(shí)MC(A)NJ參考文獻(xiàn)類型學(xué)位論文報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)專利其它文獻(xiàn)文獻(xiàn)類型標(biāo)識(shí)DRSPZ電子文獻(xiàn)類型的參考文獻(xiàn)，建議以下列字母作為標(biāo)識(shí)：數(shù)據(jù)庫(kù)DB，計(jì)算機(jī)程序CP，電子公告EB。一般性的網(wǎng)頁(yè)文章建議以EB/OL標(biāo)識(shí)（在線的電子文章）。要求引用的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于3篇，引用列舉條目的具體要求為：參考文獻(xiàn)的序號(hào)左頂格，并用數(shù)字

19、加方括號(hào)表示，如1，2，以與正文中的指示序號(hào)一致。每一參考文獻(xiàn)條目的最后均以“.”結(jié)束。各類參考文獻(xiàn)條目的編排格式以及示例如下：1. 連續(xù)出版物序號(hào) 主要責(zé)任者.文獻(xiàn)題名J.刊名，出版年份，卷號(hào)（期號(hào)）：起止頁(yè)碼. 例如：1 毛峽，丁玉寬.圖像的情感特征分析及其和諧感評(píng)價(jià)J.電子學(xué)報(bào)，2001，29（12A）：1923-1927.2. 專著序號(hào) 主要責(zé)任者.文獻(xiàn)題名M.出版地：出版者，出版年：起止頁(yè)碼.例如：2 劉國(guó)梁，王成.圖書館史研究M.北京：高等教育出版社，1979：15-18，31.3. 會(huì)議論文集序號(hào) 主要責(zé)任者.文獻(xiàn)題名A/主編.論文集名C.出版地：出版者，出版年：起止頁(yè)碼.例如：3 毛峽，孫云.和諧圖案自動(dòng)的生成研究A.第一屆中國(guó)情感計(jì)算及智能交互學(xué)術(shù)會(huì)議論文集C.北京：中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所，2003：277-281.4