計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計報告-IP地址的合法性及子網(wǎng)判斷

計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計報告IP地址的合法性及子網(wǎng)判斷問題描述1實驗?zāi)康暮兔枋瞿康模赫莆誌P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)。描述：設(shè)計要求編寫程序，實現(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的開發(fā)工具，使用java編程實現(xiàn)，在判斷ip地址合法性時，定義了一個靜態(tài)的方法，在方法里面，使用正則表達式來判斷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子網(wǎng)時。將ip地址一位與子網(wǎng)掩碼做與運算，看結(jié)果是否和子網(wǎng)相等來判斷ip地址是否屬于某一個網(wǎng)絡(luò)。Ip地址采用點分10進制的方法來表示，最大的數(shù)為255，最小的數(shù)為0，其中數(shù)字不能以0開頭。子網(wǎng)掩碼則只能有32種情況，其中網(wǎng)絡(luò)號全1，主機號全0，由1和0的個數(shù)來確定子網(wǎng)掩碼是否正確。在這個設(shè)計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（抽象數(shù)據(jù)類型定義）2.1設(shè)計內(nèi)容1．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)。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：要測試的IP地址為202．113．16．10，子網(wǎng)號為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。（因為255．255．255．0是連續(xù)的24個1，所以這樣表示）。3．子網(wǎng)號和子網(wǎng)掩碼的合法性也要檢查。4．運行結(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地址簡介所謂IP地址就是給每個連接在Internet上的主機分配的一個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地址用二進制來表示，每個IP地址長32bit，比特?fù)Q算成字節(jié)，就是4個字節(jié)。例如一個采用二進制形式的IP地址是“00001010000000000000000000000001”，這么長的地址，人們處理起來也太費勁了。為了方便人們的使用，IP地址經(jīng)常被寫成十進制的形式，中間使用符號“．”分開不同的字節(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“點分十進制表示法”，這顯然比1和0容易記憶得多。有人會以為，一臺計算機只能有一個IP地址，這種觀點是錯誤的。我們可以指定一臺計算機具有多個IP地址，因此在訪問互聯(lián)網(wǎng)時，不要以為一個IP地址就是一臺計算機；另外，通過特定的技術(shù)，也可以使多臺服務(wù)器共用一個IP地址，這些服務(wù)器在用戶看起來就像一臺主機似的。將IP地址分成了網(wǎng)絡(luò)號和主機號兩部分，設(shè)計者就必須決定每部分包含多少位。網(wǎng)絡(luò)號的位數(shù)直接決定了可以分配的網(wǎng)絡(luò)數(shù)（計算方法2^網(wǎng)絡(luò)號位數(shù)）；主機號的位數(shù)則決定了網(wǎng)絡(luò)中最大的主機數(shù)（計算方法2^主機號位數(shù)-2）。然而，由于整個互聯(lián)網(wǎng)所包含的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模可能比較大，也可能比較小，設(shè)計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別，每一類具有不同的網(wǎng)絡(luò)號位數(shù)和主機號位數(shù)。1．A類IP地址一個A類IP地址由1字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和3字節(jié)主機地址組成，地址范圍1．0．0．1-126．255．255．254（二進制表示為：00000001000000000000000000000001-01111110111111111111111111111110）。可用的A類網(wǎng)絡(luò)有126個，每個網(wǎng)絡(luò)能容納1600多萬個主機。2．B類IP地址一個B類IP地址由2個字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和2個字節(jié)的主機地址組成，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（二進制表示為：10000000000000010000000000000001-10111111111111101111111111111110）。可用的B類網(wǎng)絡(luò)有16382個，每個網(wǎng)絡(luò)能容納6萬多個主機。3．C類IP地址一個C類IP地址由3字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和1字節(jié)的主機地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“110”。范圍192．0．1．1-223．255．255．254（二進制表示為:11000000000000000000000100000001-11011111111111111111111011111110）。C類網(wǎng)絡(luò)可達209萬余個，每個網(wǎng)絡(luò)能容納254個主機。4．D類地址用于多點廣播（Multicast）。D類IP地址第一個字節(jié)以“1110”開始，它是一個專門保留的地址。它并不指向特定的網(wǎng)絡(luò)，目前這一類地址被用在多點廣播（Multicast）中。多點廣播地址用來一次尋址一組計算機，它標(biāo)識共享同一協(xié)議的一組計算機。地址范圍224．0．0．1-239．255．255．2545．E類IP地址以“11110”開始，為將來使用保留。E類地址保留，僅作實驗和開發(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)掩碼簡介通過IP地址的二進制與子網(wǎng)掩碼的二進制進行與運算進行定某個設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址，也就是說通過子網(wǎng)掩碼分辨一個網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)部分和主機部分子網(wǎng)掩碼一旦設(shè)置，網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址就固定了。相對于使用子網(wǎng)掩碼來識別網(wǎng)絡(luò)地址，早期的使用類別進行網(wǎng)絡(luò)地址的分類存在著地址大量浪費的不足。子網(wǎng)一個最顯著的特征就是具有子網(wǎng)掩碼。與IP地址相同，子網(wǎng)掩碼的長度也是32位，也可以使用十進制的形式。例如，為二進制形式的子網(wǎng)掩碼：11111111111111111111111100000000，采用十進制的形式為：。用于子網(wǎng)掩碼的位數(shù)決定于可能的子網(wǎng)數(shù)目和每個子網(wǎng)的主機數(shù)目。在定義子網(wǎng)掩碼前，必須弄清楚本來使用的子網(wǎng)數(shù)和主機數(shù)目。2．4ip地址的計算定義子網(wǎng)掩碼的步驟為：A、確定哪些組地址歸我們使用。比如我們申請到的網(wǎng)絡(luò)號為“210.73.a.b”，該網(wǎng)絡(luò)地址為C類IP地址，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識為“210.73.a”，主機標(biāo)識為“.b”。B、根據(jù)我們現(xiàn)在所需的子網(wǎng)數(shù)以及將來可能擴充到的子網(wǎng)數(shù)，用宿主機的一些位來定義子網(wǎng)掩碼。比如我們現(xiàn)在需要12個子網(wǎng)，將來可能需要16個。用第三個字節(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位，其實在這里有個簡單的規(guī)律，非網(wǎng)絡(luò)位的前幾位置1原網(wǎng)絡(luò)就被分為2的幾次方個網(wǎng)絡(luò)，這樣原來網(wǎng)絡(luò)就被分成了2的4次方16個子網(wǎng)），即第三個字節(jié)為“11110000”，這個數(shù)我們暫且稱作新的二進制子網(wǎng)掩碼。C、把對應(yīng)初始網(wǎng)絡(luò)的各個位都置為“1”，即前兩個字節(jié)都置為“1”，第四個字節(jié)都置為“0”，則子網(wǎng)掩碼的間斷二進制形式為：“11111111.11111111.11110000.00000000”D、把這個數(shù)轉(zhuǎn)化為間斷十進制形式為：“”這個數(shù)為該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼。子網(wǎng)掩碼一共分為兩類。一類是缺省子網(wǎng)掩碼，一類是自定義子網(wǎng)掩碼。缺省子網(wǎng)掩碼即未劃分子網(wǎng)，對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)號的位[1][2]都置1，主機號都置0。A類網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼：B類網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼：C類網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼：自定義子網(wǎng)掩碼是將一個網(wǎng)絡(luò)劃分為幾個子網(wǎng)，需要每一段使用不同的網(wǎng)絡(luò)號或子網(wǎng)號，實際上我們可以認(rèn)為是將主機號分為兩個部分：子網(wǎng)號、子網(wǎng)主機號。形式如下：未做子網(wǎng)劃分的ip地址：網(wǎng)絡(luò)號＋主機號做子網(wǎng)劃分后的ip地址：網(wǎng)絡(luò)號＋子網(wǎng)號＋子網(wǎng)主機號也就是說ip地址在化分子網(wǎng)后，以前的主機號位置的一部分給了子網(wǎng)號，余下的是子網(wǎng)主機號。子網(wǎng)掩碼是32位二進制數(shù)，它的子網(wǎng)主機標(biāo)誤用部分為全“0”。利用子網(wǎng)掩碼可以判斷兩臺主機是否中同一子網(wǎng)中。若兩臺主機的IP地址分別與它們的子網(wǎng)掩碼相“與”后的結(jié)果相同，則說明這兩臺主機在同一子網(wǎng)中。2．5子網(wǎng)劃分簡介子網(wǎng)的劃分，實際上就是設(shè)計子網(wǎng)掩碼的過程。子網(wǎng)掩碼主要是用來區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡(luò)ID和主機ID，它用來屏蔽IP地址的一部分，從IP地址中分離出網(wǎng)絡(luò)ID和主機ID.子網(wǎng)掩碼是由4個十進制數(shù)組成的數(shù)值"中間用"。"分隔，如。將它寫成二進制的形式為: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ID，也就是通過將IP地址與子網(wǎng)掩碼進行"與"邏輯操作，得出網(wǎng)絡(luò)號。例如，假設(shè)IP地址為，子網(wǎng)掩碼為，則網(wǎng)絡(luò)ID為,主機ID為。計算機網(wǎng)絡(luò)ID的不同，則說明他們不在同一個物理子網(wǎng)內(nèi)，需通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)才能進行數(shù)據(jù)交換。每類地址具有默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼:對于A類為，對于B類為，對于C類為。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)來表示的，在默認(rèn)情況下，A類地址為8位，B類地址為16位，C類地址為24位。例如，A類的某個地址為/8，這里的最后一個"8"說明該地址的子網(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。如果希望在一個網(wǎng)絡(luò)中建立子網(wǎng)，就要在這個默認(rèn)的于網(wǎng)掩碼中加入一些位，它減少了用于主機地址的位數(shù)。加入到掩碼中的位數(shù)決定了可以配置的于網(wǎng)。因而，在一個劃分了子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中，每個地址包含一個網(wǎng)絡(luò)地址、一個子網(wǎng)位數(shù)和一個主機地址.2.6課程設(shè)計過程以下為：主流程圖，驗證ip地址合法性流程圖，驗證子網(wǎng)掩碼合法性流程圖，，驗證ip是否屬于某個子網(wǎng)流程圖，2.6.1主流程圖：2.6.2驗證ip地址合法性流程圖2.6.3驗證子網(wǎng)掩碼合法性流程圖2.6.4驗證ip是否屬于某個子網(wǎng)流程圖詳細(xì)設(shè)計（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;/***計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計--IP地址的合法性及子網(wǎng)判斷*/publicclassIp_Test{ /* *使用正則表達式判斷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+")";//每一個點分十進數(shù)都可以取上面的值 regex="("+regex+").("+regex+").("+regex+").("+regex +")";//加上"." Patternp=Ppile(regex);//預(yù)編譯這個正則表達式,使速度更快 Matcherm=p.matcher(st);//進行匹配 returnm.matches();//返回匹配結(jié)果 } /* *使用正則表達式判斷子網(wǎng)掩碼是否正確 */ privatestaticbooleanisMask(Stringst){//正則表達式列出了所有情況 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);//每個點分10進制數(shù)都進行與運算 Stringre=String.valueOf(re1);//整數(shù)轉(zhuǎn)換成字符串 if(i!=3){//前三個點分10進制數(shù)后面加上"." ok=re+"."; re_ok+=ok; }else{ re_ok+=re;//最后一個點分10進制數(shù)不加"." } } System.out.println("ip地址和子網(wǎng)掩碼與運算之后的結(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 if(args.length!=3){ System.out.println("參數(shù)錯誤!請重新輸入"); 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]+")!請重試..."); System.exit(0); } System.out .println(""); //判斷ip地址是否屬于這個網(wǎng)絡(luò) if(go(args[0],args[1],args[2])){ System.out.println("OK!,ip地址("+args[2]+")屬于這個網(wǎng)絡(luò)("+args[0] +")"); }else{ System.out.println("對不起!ip地址("+args[2]+")不屬于這個網(wǎng)絡(luò)("+args[0] +")"); } System.out .println(""); }}調(diào)試分析（調(diào)式過程中出現(xiàn)的問題及如何改正）1．遇到的第一個問題：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_發(fā)，這是一個問題。解決辦法：我把程序的功能，如：ip地址的判斷，子網(wǎng)的判斷都寫成了一個靜態(tài)的方法，然后根據(jù)主方法傳過來的參數(shù)，相應(yīng)返回一個判斷的布爾值。2．遇到的第二個問題：正則表達式的問題，判斷ip地址和子網(wǎng)掩碼的正則表達達都是常用正則表達式，可是用在java中存在轉(zhuǎn)義的問題。解決辦法：我對比了網(wǎng)上的好幾個正則表達式，最終確定考慮比較周全的正則表達式。3．遇到的第三個問題：用”.”來分?jǐn)?shù)組的問題，我試過用split()函數(shù)來分割ip地址，返回的是一個字符串?dāng)?shù)組?？墒俏沂冀K得不到這個數(shù)組。解決辦法：我起碼在這上面花費了兩個多小時，不斷的調(diào)試，查了很多資料最終確定是因為參數(shù)是一個正則表達式，必須寫成“\\.”的形式才可以用于分割字符串。4．遇到的第四個問題：判斷ip地址是否屬于某一個子網(wǎng)的算法問題。解決辦法