IP地址合法性及子網(wǎng)判斷課程設(shè)計報告

1、*大學(xué)課 程 設(shè) 計 書學(xué)院 專業(yè) 班級 題目 教師 學(xué)生 摘 要<摘要>關(guān)鍵字：IP地址 子網(wǎng)掩碼 網(wǎng)絡(luò)號 主機號 合法性 課題設(shè)計組成員分工表課題名稱IP地址的合法性及子網(wǎng)判斷課題組成員姓名學(xué)號分工教師評分負(fù)責(zé)選題、代碼編寫程序測試、報告格式排版課程設(shè)計分析、報告的書寫目 錄第一章 緒論11.1 設(shè)計目的11.2 設(shè)計的意義11.2.1有利于對基礎(chǔ)知識的理解11.2.2 有利于邏輯思維的鍛煉11.2.3 有利于與其他學(xué)科的整合11.2.4 有利于治學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)1第二章 課程設(shè)計的內(nèi)容和要求2第三章 課程設(shè)計的相關(guān)技術(shù)33.1 IP地址相關(guān)概念33.2 特殊的IP地址形式43.2

2、.1直接廣播地址43.2.2 受限廣播地址43.2.3 “這個網(wǎng)絡(luò)上的這臺主機”地址43.2.4 “這個網(wǎng)絡(luò)上的特定主機”地址43.2.5 回送地址53.3 子網(wǎng)的劃分5第四章 課程設(shè)計分析64.1 程序流程圖64.2 核心代碼及說明74.2.1 判斷IP地址是否合法74.2.2 判斷IP地址是否為子網(wǎng)成員7第五章 程序測試95.1 判斷子網(wǎng)掩碼與ip地址不匹配95.2 判斷子網(wǎng)掩碼與ip地址匹配95.3 判斷ip地址無效95.4 判斷掩碼的有效性105.5 判斷ip地址是否屬于該子網(wǎng)115.6 提示子網(wǎng)號全0或全1115.7 判斷主機號全0或全112第六章 運行結(jié)果13第七章 課程設(shè)計小結(jié)1

3、4致 謝15參考文獻16附錄 課程設(shè)計源代碼17第一章 緒論1.1 設(shè)計目的掌握IP地址的分類，準(zhǔn)確理解子網(wǎng)、掩碼的概念，確切地明了IP地址的合法格式。并判斷該地址是否屬于一個給定的子網(wǎng)。1.2 設(shè)計的意義1.2.1有利于對基礎(chǔ)知識的理解1.2.2 有利于邏輯思維的鍛煉程序設(shè)計是公認(rèn)的、最能直接有效地訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)分析問題、解決問題能力的學(xué)科之一。即使一個簡單的程序，從任務(wù)分析、確定算法、界面布局、編寫代碼到調(diào)試運行，整個過程學(xué)生都需要有條理地構(gòu)思，這中間有猜測設(shè)想、判斷推理的抽象思維訓(xùn)練，也有分析問題、解決問題、預(yù)測目標(biāo)等能力的培養(yǎng)。1.2.3 有利于與其他學(xué)科的整合在程序設(shè)計中，

4、我們可以解決其它學(xué)科有關(guān)問題，也利用其它課程的有關(guān)知識來解決信息技術(shù)中比較抽象很難理解的知識。在信息技術(shù)課中整合其它學(xué)科的知識，發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢。1.2.4 有利于治學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)程序設(shè)計中，語句的語法和常量變量的定義都有嚴(yán)格的要求，有時輸了一個中文標(biāo)點、打錯了一個字母，編譯就不通過，程序無法正常運行。因此，程序設(shè)計初學(xué)階段，學(xué)生經(jīng)常會犯這樣的錯誤，可能要通過幾次乃至十多次的反復(fù)修改、調(diào)試，才能成功，但這種現(xiàn)象會隨著學(xué)習(xí)的深入而慢慢改觀。這當(dāng)中就有一個嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、一絲不茍的科學(xué)精神的培養(yǎng)。第二章 課程設(shè)計的內(nèi)容和要求在掌握IP地址的表示方法以及子網(wǎng)劃分方法的基礎(chǔ)上，并以計算機網(wǎng)絡(luò)中關(guān)于IP地址的

5、相關(guān)理論知識為基石，運用C/C+語言按如下要求完成程序。Ø 在判斷一個IP地址合法性時要自行編寫代碼，不要使用任何inet函數(shù)Ø 命令行格式：IPAddress subnet_address/mask ip_address其中，IPAddress為程序名；subnet_address為子網(wǎng)地址；mask為掩碼；ip_address表示要測試的IP地址。比如說，要測試的IP地址為202.113.16.10,子網(wǎng)號碼是202.113.16.0,子網(wǎng)掩碼是255.255.255.0,則命令行為IPAddress 202.113.16.0/24 202.113.16.10。（因為2

6、55.255.255.0是連續(xù)的24個1，所以用24表示）Ø 判斷subnet_address和ip_address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)。判斷時要考慮各種情況，全面分析問題。例如以下IP地址均不合法：123.2.1123.23$.2.1123.2345.2.1123.23.45.1Ø 判斷掩碼的合法性。譬如說mask的值為負(fù)數(shù)或者大與32，這時輸入的掩碼就不合法。Ø 在IP地址合法，掩碼合法以及子網(wǎng)號也合法的前提下，判斷ip_address是否屬于subnet_address。Ø 輸出命令行中的IP是否

7、合法，掩碼是否合法，子網(wǎng)號碼是否合法（可適當(dāng)給出不合法的原因）以及ip_address是否屬于子網(wǎng)subnet_address。Ø 還可以判斷子網(wǎng)號，主機號全0，全1問題。第三章 課程設(shè)計的相關(guān)技術(shù)3.1 IP地址相關(guān)概念大型的互連網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該有一個全局的地址系統(tǒng)，它能夠給連接到互聯(lián)網(wǎng)的每一臺主機或者路由器分配一個唯一的全局地址。TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層使用的地址標(biāo)識符叫做IP地址，IPv4中IP地址是一個32位的二進制地址。網(wǎng)絡(luò)中的每一臺主機或者路由器至少有一個IP地址，在Internet中不允許有兩個設(shè)備具有相同的IP地址。如果一臺主機或者路由器連接到兩個或多個物理網(wǎng)絡(luò)，那么它可以

8、擁有兩個或多個IP地址。IP地址采用分層結(jié)構(gòu)，由網(wǎng)絡(luò)號與主機號兩部分組成（如表3.1）：表3.1 ip結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)號主機號 IP地址長度為32位，用點分十進制表示，格式為.，每個為8位，每個的值為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。表3.2 IP地址的分類五類IP地址的結(jié)構(gòu)如表3.2。0網(wǎng)絡(luò)號（7

9、位）主機號（24位）10網(wǎng)絡(luò)號（14位）主機號（16位）110網(wǎng)絡(luò)號（21位）主機號（8位）1110組播地址（28位）11110保留用于課程設(shè)計和將來使用A類IP地址結(jié)構(gòu)適合用于有大量主機的大型網(wǎng)絡(luò)。由于主機號長度為24位，因此每個A類網(wǎng)絡(luò)的主機IP數(shù)理論上為224=16777216。B類IP地址適合用于一些國際性大公司與政府機構(gòu)等中等大小的組織。由于網(wǎng)絡(luò)IP長度為14位，因此允許有214=16384個不同的B類網(wǎng)絡(luò)，實際允許連接16382個網(wǎng)絡(luò)。C類IP地址適合用于一些小公司與普通的研究機構(gòu)。3.2 特殊的IP地址形式3.2.1直接廣播地址表3.3 直接廣播地址A類，B類，C類IP地址中主機

10、號全1的地址稱為直接廣播地址，用來使路由器將一個分組以廣播方式發(fā)送給特定網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)采用的是點點傳輸方式，分組廣播需要通過軟件來實現(xiàn)，如表3.3。網(wǎng)絡(luò)號主機號全13.2.2 受限廣播地址表3.4 限制廣播地址網(wǎng)絡(luò)號與主機號的32位全位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(wǎng)的所有主機。本網(wǎng)的所有主機將接受該分組，路由器則阻擋該分組通過，如表3.4。全1表3.5 主機地址3.2.3 “這個網(wǎng)絡(luò)上的這臺主機”地址，如表3.5。全03.2.4 “這個網(wǎng)絡(luò)上的特定主機”地址，如表3.6。表3.6 特定主機地址主機或路由器向本網(wǎng)絡(luò)上的

11、某個特定的主機發(fā)送分組，網(wǎng)絡(luò)號部分為全0，主機號為確定的值。這樣的分組被限制在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。網(wǎng)絡(luò)號全0主機號3.2.5 回送地址表3.7 回送地址回送地址用于網(wǎng)絡(luò)軟件測試和本地進程見通信。TCP/IP協(xié)議規(guī)定網(wǎng)絡(luò)號為127的分組不能出現(xiàn)在任何網(wǎng)絡(luò)上；主機和路由器不能為該地址廣播任何尋址信息，如表3.7。127任意值（通常取1）3.3 子網(wǎng)的劃分人們在早期設(shè)計與建設(shè)ARPAnet時，沒有預(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)時個人計算機與局域網(wǎng)尚未出現(xiàn)。所以，研究者在設(shè)計Internet地址的編址方案時，主要是針對大型互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。設(shè)計IP地址的最初目的是希望每個IP得志都能唯一地、

12、確定地識別一個網(wǎng)絡(luò)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工作效率。為了解決這個問題，人們提出了子網(wǎng)（subnet）和超網(wǎng)（supernet）的概念。子網(wǎng)就是一個大的網(wǎng)絡(luò)劃分成幾個較小的網(wǎng)絡(luò)，而每一個小網(wǎng)絡(luò)都是其自己的地址。超網(wǎng)就是將一個組織所屬的幾個C類網(wǎng)絡(luò)合并成為一個更大地址范圍的邏輯網(wǎng)絡(luò)。劃分子網(wǎng)實際上就是在IP地址系統(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(wǎng)絡(luò)號定義了網(wǎng)點的位置；第二級子網(wǎng)號定義了物理子網(wǎng)；第三級主機號定義了主機和路由器到物理網(wǎng)絡(luò)的連接。三級層次的IP地址，一個IP分組的

13、路由器的過程分為三步：第一步將分組轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)點，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。當(dāng)三級層次的IP地址提出后，一個很顯示的問題是：如何從一個IP地址提取出子網(wǎng)號。因此，提出了子網(wǎng)掩碼（subnet mask）的概念。子網(wǎng)掩碼有時也叫做子網(wǎng)掩碼。子網(wǎng)掩碼表示方法：網(wǎng)絡(luò)號與子網(wǎng)號置1，主機號置0。如判斷某一IP地址是否屬于某一子網(wǎng)呢？只需將二進制IP地址與子網(wǎng)掩碼按位進行“與”運算。若“與”運算所得值與給定子網(wǎng)地址一致，則說明該IP地址屬于給定的子網(wǎng)。第四章 課程設(shè)計分析4.1 程序流程圖圖4.1 程序流程圖4.2 核心代碼及說明4.2.1 判斷IP地址是否合法 我們先檢驗明顯的錯誤，例

14、如，可以先判斷IP中“.”的個數(shù)是否正確；接著，以“.”為標(biāo)志將IP字符串按節(jié)分開；然后，看該IP是否分為4段，再判斷各節(jié)是否是0-255間的整數(shù)。關(guān)于網(wǎng)絡(luò)號、主機號全0全1等問題，要在后面結(jié)合子網(wǎng)掩碼一起判斷。這里的關(guān)鍵是怎么將IP字符串以“.”為標(biāo)志按節(jié)分開，這要用到函數(shù)strtok，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。每一次調(diào)用strtok后，都會在strToken中插入一個NULL字符。如果要讀取下一個token，接下來調(diào)用strtok時第一個參數(shù)用NULL。bool ip

15、Test:ipIsValid(char * ip)char ch=" ." char *token,*dot4;int iplen=0;token=strtok(ip,ch); /以"."標(biāo)志將IP字符串按節(jié)分開while(token!=NULL) /循環(huán)進行，知道結(jié)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)組中，下面可以判斷是否有非法字符，每段的值是否在0-255之間。4.2.2 判斷IP地址是否為子網(wǎng)成員 判斷子網(wǎng)號與掩碼是否匹配，以及子網(wǎng)

16、號、主機號全0全1問題。if( ( iSubA | iMask ) != iMask ) /說明sub與mask不匹配cout<<" 子網(wǎng)號與掩碼不匹配，error!"<<endl;return;if( ( iSubA iMask ) = 0 ) /說明子網(wǎng)號全1cout<<" 子網(wǎng)號全1，error!"<<endl;return;if( ( iSubA & iMask ) = 0 ) /說明子網(wǎng)號全0cout<<" 子網(wǎng)號全0,error!"<<endl

17、;return;if( ( iSubA) = (iIPA & iMask) ) /IP和掩碼與，結(jié)果和子網(wǎng)號比較if( ( iIPA | iMask) = iMask ) /說明主機號全0cout<<" 主機號全0,error!"<<endl;return;if( ( iIPA | iMask ) = 0xffffffff ) /說明主機號全1cout<<" 主機號全1,error!"<<endl;return;/ip屬于subnetcout<<" "<<

18、 ip <<" belongs to "<<subnetPlusMask<<endl;return; /ip不屬于subnetelsecout<<" "<< ip <<" doesn't belong to "<<subnetPlusMask<<endl;第五章 程序測試5.1 判斷子網(wǎng)掩碼與ip地址不匹配在命令提示窗口中輸入命令：ipTest 201.12.13.4/21 123.1.23.0結(jié)果如圖5.1：圖5.1 子網(wǎng)號與掩碼

19、不匹配這個結(jié)果表示所輸入的子網(wǎng)掩碼及ip地址不匹配。5.2 判斷子網(wǎng)掩碼與ip地址匹配在命令提示窗口中輸入命令：ipTest 199.12.134.0/24 199.12.134.22結(jié)果如圖5.2：圖5.2 子網(wǎng)號與掩碼匹配這個結(jié)果表示所輸入的子網(wǎng)掩碼及ip地址匹配。5.3 判斷ip地址無效在命令提示窗口中輸入命令：ipTest 201.1.0.2/23 201.1.s.1結(jié)果如圖5.3：圖5.3 ip地址無效該結(jié)果表示所輸入ip地址無效，因為ip地址中有無效字符“s”。在命令提示窗口中輸入命令：ipTest 198.1.1.0/24 198.1.1.123.1結(jié)果如圖5.4：圖5.4 ip

20、地址超過32位由命令可以很明顯的看出ip地址超過32位，說明該IP地址錯誤。5.4 判斷掩碼的有效性在命令提示窗口中輸入命令：ipTest 198.1.1.0/2q 198.1.1.123結(jié)果如圖5.5：圖5.5 掩碼不合法很顯然，掩碼中含有“q”，不合法。在命令提示窗口中輸入命令：ipTest 198.1.1.0/34 198.1.1.123結(jié)果如圖5.6：圖5.6 掩碼不能超過32位因掩碼不能長于32位，上提示掩碼無效進一步說明該算法的正確性。5.5 判斷ip地址是否屬于該子網(wǎng)在（2）中是該ip地址屬于該子網(wǎng)的情況在命令提示窗口中輸入命令：ipTest 199.12.134.0/30 19

21、9.12.134.22，顯然該ip地址不屬于該子網(wǎng)。結(jié)果如圖5.7：圖5.7 ip地址不屬于子網(wǎng)5.6 提示子網(wǎng)號全0或全1在命令提示窗口中輸入命令：ipTest 255.255.255.0/24 199.12.134.22結(jié)果如圖5.8：圖5.8 子網(wǎng)號全為1命令提示窗口中輸入命令：ipTest 0.0.0.0/24 199.12.134.22結(jié)果如圖5.9：圖5.9 子網(wǎng)號全為05.7 判斷主機號全0或全1在命令提示窗口中輸入命令：ipTest 192.12.134.0/24 199.12.134.0結(jié)果如圖5.10：圖5.10 主機號全為0在命令提示窗口中輸入命令：ipTest 192.

22、12.134.0/24 199.12.134.255結(jié)果如圖5.11：圖5.11 主機號全為1綜上該程序測試是正確的。第六章 運行結(jié)果程序運行結(jié)果如圖6.1：圖 6.1 運行結(jié)果經(jīng)過運行測試，以上運行結(jié)果是正確的。第七章 課程設(shè)計小結(jié)這次的課程設(shè)計，我們組選的這個題目還是相對比較簡單的，對于IP地址的合法性及子網(wǎng)判斷這個題目我們剛學(xué)完計算機網(wǎng)絡(luò)，還比較熟悉，對其中的知識相對比較了解。在平時的學(xué)習(xí)過程中都是學(xué)習(xí)理論知識沒有實際操作過，通過這次的實驗得到了很好的鍛煉，我們?nèi)齻€成員之間分工明確，配合默契。當(dāng)然，還要非常感謝何老師在本次課程設(shè)計中對我們的指導(dǎo)，所以在操作的時候能很快熟悉實驗內(nèi)容及方法，

23、得到相應(yīng)的運行結(jié)果，總的來說，實驗比較順利，從這次的實驗中我們也學(xué)到了很多的知識，對我們以后的學(xué)習(xí)也是非常有幫助的。致 謝在這次課程設(shè)計的撰寫過程中，我得到了許多的幫助。首先我要感謝我的老師在課程設(shè)計上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設(shè)計能力。其次，我要感謝幫助過我們的同學(xué)，他們也為我解決了不少我們不太明白的設(shè)計商的難題。同時也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計的環(huán)境。最后再一次感謝所有在設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我們的良師益友和同學(xué)

24、。參考文獻1 謝希仁.計算機網(wǎng)絡(luò)第5版.北京：電子工業(yè)出版社，2008.2 吳功宜，胡曉英，張仁，何云.計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，2005.3 張堯?qū)W，郭國強，王曉春，趙艷標(biāo).計算機網(wǎng)絡(luò)與Internet教程第2版.北京：清華大學(xué)出版社，2006.4 吳功宜，等.網(wǎng)絡(luò)安全高級軟件編程技術(shù)M.北京：清華大學(xué)出版社，2010.5 辛希孟.信息技術(shù)與信息服務(wù)國際研討會論文集：A集C.北京：中國社會科學(xué)出版社，2004. 附錄 課程設(shè)計源代碼#include <iostream.h>#include <string.h>#include <stdlib.h

25、>#include <ctype.h>/類結(jié)構(gòu)class ipTestchar ip15;char subnetPlusMask18;char subnet18;char TempIp15; bool maskIsValid;int mask;char Tempsub18;public: ipTest(char *,char *);ipTest();bool NoIllegalChar(char *); /非法字符的判斷bool ipIsValid(char *); /判斷IP地址是否合法bool subnetIsValid(char *); /判斷子網(wǎng)號是否合法void b

26、elong(); /判斷IP是否為子網(wǎng)成員void print(); /主函數(shù)void main(int argc,char * argv)if(argc!=3) /判斷參數(shù)格式化是否正確cout<<"error"<<endl<<"format shoud be:ip_test subnet/mask ip"<<endl;return;elseif(strlen(argv1)>18) /先判斷最簡單的錯誤，長度是否超出cout<<"subnet/mask is too long&

27、quot;return;if(strlen(argv2)>15)cout<<"ip is too long"return;ipTest test(argv1,argv2); /實例話ipTest類test.print(); /完成相應(yīng)判別并輸出結(jié)果/構(gòu)造函數(shù)ipTest:ipTest( char* subnetPlusMask, char *ip)maskIsValid=true;char temp2;/把'/'前的字符復(fù)制到subnet字符數(shù)組中int smLen=strlen(subnetPlusMask);for( int i=0;

28、i<smLen && subnetPlusMaski !='/' i+ )this->subneti=subnetPlusMaski;this->Tempsubi=subnetPlusMaski;subneti='0'Tempsubi='0'if(i<=smLen-2) /初始化mask和maskIsVslidif(i=smLen-2)temp0=subnetPlusMaski+1;if( !isdigit(temp0) )maskIsValid = false;else if( i = smLen-3 )

29、 temp0=subnetPlusMaski+1;temp1=subnetPlusMaski+2;if( !(isdigit(temp0)&&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->TempI

30、p, ip );/調(diào)用判別函數(shù)，并輸出結(jié)果void ipTest:print()bool subIsV=subnetIsValid(Tempsub);bool ipIsV=ipIsValid(TempIp);if(!subIsV)cout<<"subnet is invalid ! "<<endl;elsecout<<"valid subnet: "<<subnet<<endl;if(!maskIsValid)cout<<"mask is invalid!"<

31、;<endl;elsecout<<"valid mask:"<<mask<<endl;if(!ipIsV)cout<<"ip is invalid!"<<endl;elsecout<<"valid ip:"<<ip<<endl;/判斷IP是否belong subnetif(subIsV&&ipIsV&&maskIsValid)belong();/子函數(shù)，判斷輸入是否含有非數(shù)字字符bool ipTest:NoIllegalChar(char *ch)unsigned int i,k=0;for(i=0;i<strlen(ch);i+)if(isdigit(*(ch+i)=0)retur