計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)報(bào)告-IP地址的合法性及子網(wǎng)判斷

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)報(bào)告IP地址的合法性及子網(wǎng)判斷問(wèn)題描述1實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮兔枋瞿康模赫莆誌P地址的分類(lèi)，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(gè)給定的子網(wǎng)。描述：設(shè)計(jì)要求編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)判斷輸出命令行中的ip是否合法，掩碼是否合法以及ip_addr是否是屬于子網(wǎng)subnet。采用eclipse的開(kāi)發(fā)工具，使用java編程實(shí)現(xiàn)，在判斷ip地址合法性時(shí)，定義了一個(gè)靜態(tài)的方法，在方法里面，使用正則表達(dá)式來(lái)判斷ip地址的合法性，判斷子網(wǎng)掩碼也采用這樣的方法判斷，在判斷ip地址是否屬于某一個(gè)子網(wǎng)時(shí)。將ip地址一位與子網(wǎng)掩碼做與運(yùn)算，看結(jié)果是否和子網(wǎng)相等來(lái)判斷ip地址是否屬于某一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。Ip地址采用點(diǎn)分10進(jìn)制的方法來(lái)表示，最大的數(shù)為255，最小的數(shù)為0，其中數(shù)字不能以0開(kāi)頭。子網(wǎng)掩碼則只能有32種情況，其中網(wǎng)絡(luò)號(hào)全1，主機(jī)號(hào)全0，由1和0的個(gè)數(shù)來(lái)確定子網(wǎng)掩碼是否正確。在這個(gè)設(shè)計(jì)中考慮到了以上的種種情況，根據(jù)用戶輸入的ip地址，掩碼和子網(wǎng)，程序可以判斷輸入的ip地址，掩碼和子網(wǎng)是否正確以及ip_addr是否是屬于子網(wǎng)subnet。概要設(shè)計(jì)（抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型定義）2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容1．在判斷一個(gè)IP地址合法性時(shí)要自行編寫(xiě)代碼，不要使用任何inet函數(shù)。2．程序要求為命令行程序，格式為：ip_testsubnetmaskip_addr其中，程序名稱為ip_test，參數(shù)為IP地址/子網(wǎng)掩碼，如：要測(cè)試的IP地址為202．113．16．10，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:202．113．16．0255．255．255．0202．113．16．10。（因?yàn)?55．255．255．0是連續(xù)的24個(gè)1，所以這樣表示）。3．子網(wǎng)號(hào)和子網(wǎng)掩碼的合法性也要檢查。4．運(yùn)行結(jié)果提示需要提示：IP地址是否合法、子網(wǎng)掩碼是否合法和IP地址是否為子網(wǎng)成員。在判斷不合法IP時(shí)要考慮全面，比如以下情況均屬于不合法123．．2．1123．23$．2．1123．2345．2．1123．23．45．2．15．判斷掩碼的合法性。6．輸出命令行中的ip是否合法，掩碼是否合法以及ip_addr是否是屬于子網(wǎng)subnet。2．2ip地址簡(jiǎn)介所謂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（TransportControlProtocol/InternetProtocol，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(xiě)成十進(jìn)制的形式，中間使用符號(hào)“．”分開(kāi)不同的字節(jié)。于是，上面的IP地址可以表示為“10．0．0．1”。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。有人會(huì)以為，一臺(tái)計(jì)算機(jī)只能有一個(gè)IP地址，這種觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。我們可以指定一臺(tái)計(jì)算機(jī)具有多個(gè)IP地址，因此在訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，不要以為一個(gè)IP地址就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)；另外，通過(guò)特定的技術(shù)，也可以使多臺(tái)服務(wù)器共用一個(gè)IP地址，這些服務(wù)器在用戶看起來(lái)就像一臺(tái)主機(jī)似的。將IP地址分成了網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)兩部分，設(shè)計(jì)者就必須決定每部分包含多少位。網(wǎng)絡(luò)號(hào)的位數(shù)直接決定了可以分配的網(wǎng)絡(luò)數(shù)（計(jì)算方法2^網(wǎng)絡(luò)號(hào)位數(shù)）；主機(jī)號(hào)的位數(shù)則決定了網(wǎng)絡(luò)中最大的主機(jī)數(shù)（計(jì)算方法2^主機(jī)號(hào)位數(shù)-2）。然而，由于整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)所包含的網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？赡鼙容^大，也可能比較小，設(shè)計(jì)者最后聰明的選擇了一種靈活的方案：將IP地址空間劃分成不同的類(lèi)別，每一類(lèi)具有不同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)位數(shù)和主機(jī)號(hào)位數(shù)。1．A類(lèi)IP地址一個(gè)A類(lèi)IP地址由1字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和3字節(jié)主機(jī)地址組成，地址范圍1．0．0．1-126．255．255．254（二進(jìn)制表示為：00000001000000000000000000000001-01111110111111111111111111111110）?？捎玫腁類(lèi)網(wǎng)絡(luò)有126個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)能容納1600多萬(wàn)個(gè)主機(jī)。2．B類(lèi)IP地址一個(gè)B類(lèi)IP地址由2個(gè)字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和2個(gè)字節(jié)的主機(jī)地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“10”，地址范圍128．1．0．1-191．254．255．254（二進(jìn)制表示為：10000000000000010000000000000001-10111111111111101111111111111110）。可用的B類(lèi)網(wǎng)絡(luò)有16382個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)能容納6萬(wàn)多個(gè)主機(jī)。3．C類(lèi)IP地址一個(gè)C類(lèi)IP地址由3字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和1字節(jié)的主機(jī)地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“110”。范圍192．0．1．1-223．255．255．254（二進(jìn)制表示為:11000000000000000000000100000001-11011111111111111111111011111110）。C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)209萬(wàn)余個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)能容納254個(gè)主機(jī)。4．D類(lèi)地址用于多點(diǎn)廣播（Multicast）。D類(lèi)IP地址第一個(gè)字節(jié)以“1110”開(kāi)始，它是一個(gè)專門(mén)保留的地址。它并不指向特定的網(wǎng)絡(luò)，目前這一類(lèi)地址被用在多點(diǎn)廣播（Multicast）中。多點(diǎn)廣播地址用來(lái)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224．0．0．1-239．255．255．2545．E類(lèi)IP地址以“11110”開(kāi)始，為將來(lái)使用保留。E類(lèi)地址保留，僅作實(shí)驗(yàn)和開(kāi)發(fā)用。全零（“0．0．0．0”）地址指任意網(wǎng)絡(luò)。全“1”的IP地址（“255．255．255．255”）是當(dāng)前子網(wǎng)的廣播地址。2．3子網(wǎng)掩碼簡(jiǎn)介通過(guò)IP地址的二進(jìn)制與子網(wǎng)掩碼的二進(jìn)制進(jìn)行與運(yùn)算進(jìn)行定某個(gè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址，也就是說(shuō)通過(guò)子網(wǎng)掩碼分辨一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分子網(wǎng)掩碼一旦設(shè)置，網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址就固定了。相對(duì)于使用子網(wǎng)掩碼來(lái)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)地址，早期的使用類(lèi)別進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址的分類(lèi)存在著地址大量浪費(fèi)的不足。子網(wǎng)一個(gè)最顯著的特征就是具有子網(wǎng)掩碼。與IP地址相同，子網(wǎng)掩碼的長(zhǎng)度也是32位，也可以使用十進(jìn)制的形式。例如，為二進(jìn)制形式的子網(wǎng)掩碼：11111111111111111111111100000000，采用十進(jìn)制的形式為：。用于子網(wǎng)掩碼的位數(shù)決定于可能的子網(wǎng)數(shù)目和每個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)數(shù)目。在定義子網(wǎng)掩碼前，必須弄清楚本來(lái)使用的子網(wǎng)數(shù)和主機(jī)數(shù)目。2．4ip地址的計(jì)算定義子網(wǎng)掩碼的步驟為：A、確定哪些組地址歸我們使用。比如我們申請(qǐng)到的網(wǎng)絡(luò)號(hào)為“210.73.a.b”，該網(wǎng)絡(luò)地址為C類(lèi)IP地址，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)為“210.73.a”，主機(jī)標(biāo)識(shí)為“.b”。B、根據(jù)我們現(xiàn)在所需的子網(wǎng)數(shù)以及將來(lái)可能擴(kuò)充到的子網(wǎng)數(shù)，用宿主機(jī)的一些位來(lái)定義子網(wǎng)掩碼。比如我們現(xiàn)在需要12個(gè)子網(wǎng)，將來(lái)可能需要16個(gè)。用第三個(gè)字節(jié)的前四位確定子網(wǎng)掩碼。前四位都置為“1”（即把第三字節(jié)的最后四位作為主機(jī)位，其實(shí)在這里有個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)律，非網(wǎng)絡(luò)位的前幾位置1原網(wǎng)絡(luò)就被分為2的幾次方個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這樣原來(lái)網(wǎng)絡(luò)就被分成了2的4次方16個(gè)子網(wǎng)），即第三個(gè)字節(jié)為“11110000”，這個(gè)數(shù)我們暫且稱作新的二進(jìn)制子網(wǎng)掩碼。C、把對(duì)應(yīng)初始網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)位都置為“1”，即前兩個(gè)字節(jié)都置為“1”，第四個(gè)字節(jié)都置為“0”，則子網(wǎng)掩碼的間斷二進(jìn)制形式為：“11111111.11111111.11110000.00000000”D、把這個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)化為間斷十進(jìn)制形式為：“”這個(gè)數(shù)為該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼。子網(wǎng)掩碼一共分為兩類(lèi)。一類(lèi)是缺省子網(wǎng)掩碼，一類(lèi)是自定義子網(wǎng)掩碼。缺省子網(wǎng)掩碼即未劃分子網(wǎng)，對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)的位[1][2]都置1，主機(jī)號(hào)都置0。A類(lèi)網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼：B類(lèi)網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼：C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼：自定義子網(wǎng)掩碼是將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個(gè)子網(wǎng)，需要每一段使用不同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)或子網(wǎng)號(hào)，實(shí)際上我們可以認(rèn)為是將主機(jī)號(hào)分為兩個(gè)部分：子網(wǎng)號(hào)、子網(wǎng)主機(jī)號(hào)。形式如下：未做子網(wǎng)劃分的ip地址：網(wǎng)絡(luò)號(hào)＋主機(jī)號(hào)做子網(wǎng)劃分后的ip地址：網(wǎng)絡(luò)號(hào)＋子網(wǎng)號(hào)＋子網(wǎng)主機(jī)號(hào)也就是說(shuō)ip地址在化分子網(wǎng)后，以前的主機(jī)號(hào)位置的一部分給了子網(wǎng)號(hào)，余下的是子網(wǎng)主機(jī)號(hào)。子網(wǎng)掩碼是32位二進(jìn)制數(shù)，它的子網(wǎng)主機(jī)標(biāo)誤用部分為全“0”。利用子網(wǎng)掩碼可以判斷兩臺(tái)主機(jī)是否中同一子網(wǎng)中。若兩臺(tái)主機(jī)的IP地址分別與它們的子網(wǎng)掩碼相“與”后的結(jié)果相同，則說(shuō)明這兩臺(tái)主機(jī)在同一子網(wǎng)中。2．5子網(wǎng)劃分簡(jiǎn)介子網(wǎng)的劃分，實(shí)際上就是設(shè)計(jì)子網(wǎng)掩碼的過(guò)程。子網(wǎng)掩碼主要是用來(lái)區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID，它用來(lái)屏蔽IP地址的一部分，從IP地址中分離出網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID.子網(wǎng)掩碼是由4個(gè)十進(jìn)制數(shù)組成的數(shù)值"中間用"。"分隔，如。將它寫(xiě)成二進(jìn)制的形式為:11111111.11111111.11111111.00000000，其中為"1"的位分離出網(wǎng)絡(luò)ID,為"0"的位分離出主機(jī)ID，也就是通過(guò)將IP地址與子網(wǎng)掩碼進(jìn)行"與"邏輯操作，得出網(wǎng)絡(luò)號(hào)。例如，假設(shè)IP地址為，子網(wǎng)掩碼為，則網(wǎng)絡(luò)ID為,主機(jī)ID為。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ID的不同，則說(shuō)明他們不在同一個(gè)物理子網(wǎng)內(nèi)，需通過(guò)路由器轉(zhuǎn)發(fā)才能進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。每類(lèi)地址具有默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼:對(duì)于A類(lèi)為，對(duì)于B類(lèi)為，對(duì)于C類(lèi)為。除了使用上述的表示方法之外，還有使用于網(wǎng)掩碼中"1"的位數(shù)來(lái)表示的，在默認(rèn)情況下，A類(lèi)地址為8位，B類(lèi)地址為16位，C類(lèi)地址為24位。例如，A類(lèi)的某個(gè)地址為/8，這里的最后一個(gè)"8"說(shuō)明該地址的子網(wǎng)掩碼為8位，而/28表示網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼位數(shù)有28位。如果希望在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中建立子網(wǎng)，就要在這個(gè)默認(rèn)的于網(wǎng)掩碼中加入一些位，它減少了用于主機(jī)地址的位數(shù)。加入到掩碼中的位數(shù)決定了可以配置的于網(wǎng)。因而，在一個(gè)劃分了子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)地址包含一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址、一個(gè)子網(wǎng)位數(shù)和一個(gè)主機(jī)地址.2.6課程設(shè)計(jì)過(guò)程以下為：主流程圖，驗(yàn)證ip地址合法性流程圖，驗(yàn)證子網(wǎng)掩碼合法性流程圖，，驗(yàn)證ip是否屬于某個(gè)子網(wǎng)流程圖，2.6.1主流程圖：2.6.2驗(yàn)證ip地址合法性流程圖2.6.3驗(yàn)證子網(wǎng)掩碼合法性流程圖2.6.4驗(yàn)證ip是否屬于某個(gè)子網(wǎng)流程圖詳細(xì)設(shè)計(jì)（主要算法和函數(shù)間的調(diào)用關(guān)系）packageqiu.ip;importjava.util.regex.Matcher;importjava.util.regex.Pattern;/***計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)--IP地址的合法性及子網(wǎng)判斷*/publicclassIp_Test{ /* *使用正則表達(dá)式判斷ip地址是否正確 */ privatestaticbooleanisIp(Stringst){ Stringregex0="(2[0-4]\\d)"+"|(25[0-5])";//這里表示從200開(kāi)始的數(shù) Stringregex1="1\\d{2}";//這里是100-200數(shù)的約定 Stringregex2="[1-9]\\d";//不能以0打頭的二位數(shù) Stringregex3="\\d";//0-9一位數(shù) Stringregex="("+regex0+")|("+regex1+")|("+regex2+")|(" +regex3+")";//每一個(gè)點(diǎn)分十進(jìn)數(shù)都可以取上面的值 regex="("+regex+").("+regex+").("+regex+").("+regex +")";//加上"." Patternp=Ppile(regex);//預(yù)編譯這個(gè)正則表達(dá)式,使速度更快 Matcherm=p.matcher(st);//進(jìn)行匹配 returnm.matches();//返回匹配結(jié)果 } /* *使用正則表達(dá)式判斷子網(wǎng)掩碼是否正確 */ privatestaticbooleanisMask(Stringst){//正則表達(dá)式列出了所有情況 Stringre="(254|252|248|240|224|192|128|0)\\.0\\.0\\.0|" +"255\\.(254|252|248|240|224|192|128|0)\\.0\\.0|" +"255\\.255\\.(254|252|248|240|224|192|128|0)\\.0|" +"255\\.255\\.255\\.(254|252|248|240|224|192|128|0)"; Patternp=Ppile(re); Matcherm=p.matcher(st); returnm.matches(); } /* *判斷ip地址是否屬于某一個(gè)網(wǎng)絡(luò) */ privatestaticbooleango(Strings1,Strings2,Strings3){ String[]s33=s3.split("\\.");//ip地址變數(shù)組 String[]s22=s2.split("\\.");//子網(wǎng)掩碼變數(shù)組 Stringok=""; Stringre_ok=""; for(inti=0;i<s33.length;i++){ intint_ip=Integer.parseInt(s33[i]);//字符串轉(zhuǎn)換成整形 intint_mask=Integer.parseInt(s22[i]); intre1=(int_ip&int_mask);//每個(gè)點(diǎn)分10進(jìn)制數(shù)都進(jìn)行與運(yùn)算 Stringre=String.valueOf(re1);//整數(shù)轉(zhuǎn)換成字符串 if(i!=3){//前三個(gè)點(diǎn)分10進(jìn)制數(shù)后面加上"." ok=re+"."; re_ok+=ok; }else{ re_ok+=re;//最后一個(gè)點(diǎn)分10進(jìn)制數(shù)不加"." } } System.out.println("ip地址和子網(wǎng)掩碼與運(yùn)算之后的結(jié)果為:"+re_ok); System.out.println("網(wǎng)絡(luò)地址為:"+s1); System.out .println(""); returnre_ok.equals(s1);//比較字符串是否相同 } publicstaticvoidmain(String[]args){ //判斷參數(shù)是否為3個(gè) if(args.length!=3){ System.out.println("參數(shù)錯(cuò)誤!請(qǐng)重新輸入"); System.exit(0); } System.out .println(""); //判斷網(wǎng)絡(luò)地址是否正確 if(isIp(args[0])){ System.out.println("網(wǎng)絡(luò)地址正確!為:"+args[0]); }else{ System.out.println("網(wǎng)絡(luò)地址不正確("+args[0]+")!請(qǐng)重試..."); System.exit(0); } //判斷子網(wǎng)掩碼是否正確 if(isMask(args[1])){ System.out.println("子網(wǎng)掩碼正確!為:"+args[1]); }else{ System.out.println("子網(wǎng)掩碼不正確("+args[1]+")!請(qǐng)重試..."); System.exit(0); } //判斷ip地址是否正確 if(isIp(args[2])){ System.out.println("ip地址正確!為:"+args[2]); }else{ System.out.println("ip地址不正確("+args[2]+")!請(qǐng)重試..."); System.exit(0); } System.out .println(""); //判斷ip地址是否屬于這個(gè)網(wǎng)絡(luò) if(go(args[0],args[1],args[2])){ System.out.println("OK!,ip地址("+args[2]+")屬于這個(gè)網(wǎng)絡(luò)("+args[0] +")"); }else{ System.out.println("對(duì)不起!ip地址("+args[2]+")不屬于這個(gè)網(wǎng)絡(luò)("+args[0] +")"); } System.out .println(""); }}調(diào)試分析（調(diào)式過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及如何改正）1．遇到的第一個(gè)問(wèn)題：面向?qū)ο竦乃枷?java是完全面向?qū)ο竦?，如何使程序用面向?qū)ο竦乃枷腴_(kāi)發(fā)，這是一個(gè)問(wèn)題。解決辦法：我把程序的功能，如：ip地址的判斷，子網(wǎng)的判斷都寫(xiě)成了一個(gè)靜態(tài)的方法，然后根據(jù)主方法傳過(guò)來(lái)的參數(shù)，相應(yīng)返回一個(gè)判斷的布爾值。2．遇到的第二個(gè)問(wèn)題：正則表達(dá)式的問(wèn)題，判斷ip地址和子網(wǎng)掩碼的正則表達(dá)達(dá)都是常用正則表達(dá)式，可是用在java中存在轉(zhuǎn)義的問(wèn)題。解決辦法：我對(duì)比了網(wǎng)上的好幾個(gè)正則表達(dá)式，最終確定考慮比較周全的正則表達(dá)式。3．遇到的第三個(gè)問(wèn)題：用”.”來(lái)分?jǐn)?shù)組的問(wèn)題，我試過(guò)用split()函數(shù)來(lái)分割ip地址，返回的是一個(gè)字符串?dāng)?shù)組?？墒俏沂冀K得不到這個(gè)數(shù)組。解決辦法：我起碼在這上面花費(fèi)了兩個(gè)多小時(shí)，不斷的調(diào)試，查了很多資料最終確定是因?yàn)閰?shù)是一個(gè)正則表達(dá)式，必須寫(xiě)成“\\.”的形式才可以用于分割字符串。4．遇到的第四個(gè)問(wèn)題：判斷ip地址是否屬于某一個(gè)子網(wǎng)的算法問(wèn)題。解決辦法