IP地址的合法性及子网判断计算机网络系统设计书.docx

IP地址的合法性及子网判断计算机网络系统设计书第一章 概述1.1课程设计目的本设计要求编写程序，判断一个IP地址是否合法，并判断该地址是否是属于一个给定的子网。从而考察读者是否对IP地址概念及子网划分有非常清楚的认识。1.2 课程设计的要求在掌握IP 地址的表示方法及指望划分方法的基础上，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为程序名；subnet为子网好；mask是一个数值，代表子网掩码连续1 的个数；ip_addr是要测试的IP地址。例如，要测试的IP地址为0，子网号为，子网掩码为，则没命令行为ip_test/24 0.（因为是连续的24个1，所以用24表示。）2) 判断subnet和ip_addr的合法性。在判断IP地址的合法性是要自行编写代码，不要用任何的inet函数。判断是要考虑全面，比如以下IP 的地址的合法性：123.2.1123.23￥.2.1.13) 判断掩码的合法性。4) 在IP地址合法的前提下，判断ip_addr是否属于子网subnet。5) 输入命令行中的ip是否合法，掩码是否合法（可适当给出不合法原因）以及ip_addr是否属于子网subnet。第二章 具体设计2.1设计思路根据以上的要求，并结合当前的所学的一些知识和技术，我们最终通过另一种方式来实现相同的功能，但代码更加优化，高效，方便用户的窗体程序。对于以上的要求，设计思路如下：1. 程序大致流程1) 分别判断子网号，掩码和ip地址的基本格式的合法性。2) 如果三者的基本格式都合法，才调用判定“IP地址是否为子网成员”的函数。该函数同时判别子网号和掩码是否匹配，子网号为全0或全1，主机号为全0、全1。2. 核心代码及说明判断ip地址是否合法，才调用判定“IP地址是否为子网成员”的函数。该函数同时判断子网号与掩码是否匹配，子网号为全0或全1，主机号为全0、全1.3. 核心代码及说明1） 判断IP地址是否合法。 一般来说，我们先检查最明显的错误。例如，可以先判断IP中“.”的个数是否正确；接着，以“.”为标志将IP字符串按节分开；然后，看该IP是否为4段，再判断各节是否是0255间的整数。关于网络号、主机号全0全1等问题要在后面结合子网掩码一起判断。这里德关键是怎么样将IP字符串以“.”为标志按节分开，这要用到函数strtok（char * strToken,const char * strDelimit）。第一个参数是给定的串，第二个参数是分隔符集合，该函数的功能就是以strDelimit中包含的任意字符为分隔符，在strToken中寻找下一个token。每一次调用strtok后，都会在strToken中插入一个NULL字符，所以，如果要读取下一个stoken，接下来调用strtok时第一个参数用NULL。这样，IP串的每一段都放到dot数组里了，下面判断是否有非法字符，每一段的值是否在0255之间，就很容易了。2） 判断IP地址是否为子网成员，判断子网号与掩码是否匹配，以及子网号、主机号全0、全1的问题2.2流程图如下：当用户启动程序后（如图2.1），在输入框中输入IP、子网、子网掩码，然后点击测试，验证其合法性。在此过程中调用子程序isLegal（如图2.2）在子程序中判断输入的IP地址是否合法（其中包括：1.判断输入的IP长度是否合法；2.判断输入的IP是否含有非法字符；3.判断输入的IP格式是否正确；4.判断输入的IP是否已转化为Ipaddress的实例）。跳回到主程序中继续执行，如果IP、子网、子网掩码都合法，调用子程序subChecked（如图2.3），在子程序中完成判断子网号和子网掩码是否匹配，如果匹配则进一步判读子网号是否为全0或全1，否则输出子网号和子网掩码不匹配提示。接下来，如果子网号不为全0或全1则将IP和掩码做“与”运算，结果和子网号比较，否则输出子网号为全0或全1提示。再接下来，判断比较结果（IP和掩码做“与”运算的结果和子网号的比较结果）是否相等，如果相等则判断主机号是否为全0或全1，如果不相等则输出“IP不属于该子网”。最后，如果主机号为全0或全1则输出主机号为全0或全1提示，如果主机号不为全0或全1则输出“IP属于该子网”。子程序执行完后返回主程序中继续执行，然后完成ip地址是否属于给定子网的判定输入IP，子网，掩码点击检测按钮计算子网号属于？输出结果提示出错计算ip类型验证合法性NY结束开始图2.1-主流程图图2.2-子程序islegal流程图图2.3-子流程图subChecked2.3核心源代码分析与说明using System;using System.Collections.Generic;using System.ComponentModel;using System.Data;using System.Drawing;using System.Linq;using System.Text;using System.Windows.Forms;using System.Net.Sockets;using System.Net;using System.Text.RegularExpressions;namespace WindowsFormsApplication1 public partial class Form1 : Form public Form1() InitializeComponent(); string ipAddress;/声明ip地址 string childIp; /声明子网号 string yanma;/声明子网掩码/*以下代码为单击检测按钮后执行相关的操作，程序首先清空 * 显示框listbox中的数据，然后检测由用户输入的ip地址 * 子网号，以及子网掩码的合法性，通过调用函数islegal来初步检测， * 合法返回true，不合法返回false,并输出错误 * 信息，若验证通过，计算ip地址的二进制形式并输出，然后通过 * 给出的数据将ip地址与子网掩码进行与运算，并将结 * 果与给出的子网号进行比较，判断并输出该ip地址是否属于 * 给定的子网号 */ private void button1_Click(object sender, EventArgs e) /清空listBox中的内容 this.listBox1.Items.Clear(); /获取用户输入的ip地址 ipAddress = txtIp.Text; /获取子网号 childIp = txtChild.Text; /获取子网掩码 yanma = txtYanma.Text; /判断输入的ip地址,子网号,子网掩码是否合法 if (!islegal(ipAddress) MessageBox.Show(ip地址输入错误!, 提示); return; else if (!islegal(childIp) MessageBox.Show(子网号输入错误!, 提示); return; else if (!islegal(yanma) MessageBox.Show(子网掩码错误!, 提示); return; else LbAdd(本次计算结果如下：); string stp = ChangeIP(ipAddress); GetIpStyle(stp); LbAdd(ipAddress + 转化为二进制形式为:); LbAdd(stp); /string sto = ChangeIP(yanma); /LbAdd(yanma + 转化为二进制形式为： +sto); / LbAdd(与子网掩码进行与运算); /MessageBox.Show(stp); Byte ip3=IPAddress.Parse(ipAddress).GetAddressBytes(); /foreach (byte b in ip3) / / LbAdd(b.ToString(); / /double ip2 =Convert.ToDouble(ChangeIP(ipAddress); /double cip2 = Convert.ToDouble(ChangeIP(childIp); /double ym2 = Convert.ToDouble(ChangeIP(yanma); /MessageBox.Show(ip2.ToString(); uint ip = GetBinaryIp(ipAddress); uint cip = GetBinaryIp(childIp); f uint ym = GetBinaryIp(yanma); /*以下代码为子程序SubChecked中的内容，此处为方便编写， * 直接写在了主程序体中，基本思路是按流程图走的，首先判断 * 子网号与掩码是否匹配，接着检测子网号是否为全0或全1的情况， * 接着检测主机号为全0或全1的情况，最后判断计算出的子网号是 * 否与给定的子网号相同，并输出结果信息 */ /说明子网号与掩码不匹配 if(cip|ym)!=ym) LbAdd(子网号与掩码不匹配，error!); Console.WriteLine(0, (ip | ym); Console.WriteLine(0, ym); return; /说明子网号全1 if(cipym)=0) LbAdd(子网号全1，error!); return; /说明子网号全0 if(cip&ym)=0) LbAdd(子网号全为0，error!); return; /ip和掩码做与运算，结果和子网号比较 if (cip=(ip&ym) /MessageBox.Show(success); /说明主机号全0 if (ip | ym) = ym) LbAdd(主机号为全0，error！); return; /说明主机号全1 if (ip | ym) = 0xffffffff) LbAdd(主机号全1，error！); return; LbAdd(该ip 属于子网 +childIp); return; else /MessageBox.Show(faile); LbAdd(该ip不属于子网 + childIp); /Convert.ToString(11, 2); / / 判断输入的IP地址类型是否合法,合法返回TRUE,不合法返回FALSE / / 传入待验证IP / private bool islegal(string strIp) IPAddress myip; int length = ChangeIP(strIp).Length; /用正则表达式判断输入的ip类型是否合法 Regex regIp=new Regex(d0,3.d0,3.d0,3.d0,3); if(!regIp.IsMatch(strIp) return false; /判断输入的ip型字符串能否转化为ip型 else if (!IPAddress.TryParse(strIp, out myip) return false; /判断ip长度是否合法 else if(length!=32) return false; / else if （GetBinaryIp(strIp)） else return true; / / 将十进制ip 转化为二进制 / / / public string ChangeIP(string strIP) string strHtml = ; try string IParray = strIP.Split(.); /拆分IP int IP1 = Convert.ToInt32(IParray0); int IP2 = Convert.ToInt32(IParray1); int IP3 = Convert.ToInt32(IParray2); int IP4 = Convert.ToInt32(IParray3); string strIP1 = GetIP(IP1); string strIP2 = GetIP(IP2); string strIP3 = GetIP(IP3); string strIP4 = GetIP(IP4); /将拆分后的ip地址重新组合起来 strHtml = strIP1 + strIP2 + strIP3 + strIP4; catch MessageBox.Show(输入地址类型有错！,可能包含其他字符。,警告); return strHtml; / / 得到二进制IP / / / public string GetIP(int IP) string strIP = Convert.ToString(IP, 2); int len = strIP.Length; if (len 8) for (int i = 0; i 8 - len;i+) strIP = 0 + strIP; return strIP; / / 直接转化为二进制形式的ip地址，返回无符号整数形式 / / / private uint GetBinaryIp(string str) IPAddress myip = IPAddress.Parse(str); uint iptest = BitConverter.ToUInt32(myip.GetAddressBytes(), 0); return iptest; / / 向listbox中添加测试的结果 / / private void LbAdd(string str) listBox1.Items.Add(str); / / 获取ip地址的类型 / / private void GetIpStyle(string str) if (str.StartsWith(0) LbAdd(该ip属于A类网络); else if (str.StartsWith(10) LbAdd(该ip属于B类网络); else if (str.StartsWith(110) LbAdd(该ip属于C类网络); else if (str.StartsWith(1110) LbAdd(该ip属于D类网络); else if (str.StartsWith(11110) LbAdd(该ip属于E类网络); else LbAdd(ip地址计算错误！); private void listBox1_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e) /*以下代码为清空按钮中的内容，作用是将各 * 个输入框中的内容清空 */ private void button2_Click(object sender, EventArgs e) this.txtChild.Text = ; this.txtIp.Text = ; this.txtYanma.Text = ; 第三章 结果分析与总结3.1结果与分析 程序截图：运行时截图：分析：Ip地址0转化为二进制为11001010011100010001000000001010子网掩码转化为二进制位11111111111111111111111100000000他们相与之后为11001010011100010001000000000000化为点分十进制为 程序计算的结果符合结果，正确。 分析： 当ip地址用点分十进制表示时，如1 。由于输入的ip地址为168.113.2022.0，不符合要求所以，程序提示出错。分析：当ip地址用点分十进制表示时，应该为4字节，每个字节表示的范围在0-255之间，而且每个字节之间用点号分隔。由于输入的ip地址为168.113.20没有4字节，所以程序提示出错。分析：Ip地址只能由数字组成，而输入的ip地址中出现了非数字的字符f，所以程序提示出错。3.2总结1.遇到的问题本次我们采用c#语言作为工具，来书写我们的代码，设计了一个windows下的窗体应用程序。在此次设计中对关于ip的合法性的检测和对ip的地址与掩码相与运算上出现了些许问题。在ip地址的合法性判断上我们采用正则表达式匹配字符的方法，这是种简洁快速的判定方法。再次就是如何把用户输入的ip地址（字符串类型）转化为二进制的32