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计算机网络课程设计ip地址的合法性及子网判断

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计算机网络课程设计

题目：IP地址的合法性及子网判断

学院： 理 学 院

班级： 信 息 15

姓名：

学号： **********

指导教师：

一、 课程设计的目的和意义

1．1设计目的

掌握IP地址的分类，准确理解子网、掩码的概念，确切地明了IP地址的合法格式。并判断该地址是否属于一个给定的子网。

1．2设计的意义

1、有利于对基础知识的理解

2、有利于逻辑思维的锻炼

程序设计是公认的、最能直接有效地训练学生的创新思维，培养分析问题、解决问题能力的学科之一。即使一个简单的程序，从任务分析、确定算法、界面布局、编写代码到调试运行，整个过程学生都需要有条理地构思，这中间有猜测设想、判断推理的抽象思维训练，也有分析问题、解决问题、预测目标等能力的培养。

3、有利于与其他学科的整合

在程序设计中，我们可以解决其它学科有关问题，也利用其它课程的有关知识来解决信息技术中比较抽象很难理解的知识。在信息技术课中整合其它学科的知识，发挥信息技术的优势。

4、有利于治学态度的培养。

程序设计中，语句的语法和常量变量的定义都有严格的要求，有时输了一个中文标点、打错了一个字母，编译就不通过，程序无法正常运行。因此，程序设计初学阶段，学生经常会犯这样的错误，可能要通过几次乃至十多次的反复修改、调试，才能成功，但这种现象会随着学习的深入而慢慢改观。这当中就有一个严谨治学、一丝不苟的科学精神的培养。

二、 课程设计的内容和要求

在掌握IP地址的表示方法以及子网划分方法的基础上，并以计算机网络中关于IP地址的相关理论知识为基石，运用C/C++语言按如下要求完成程序。

1．在判断一个IP地址合法性时要自行编写代码，不要使用任何inet函数

2．命令行格式：ip_test subnet/mask ip_addr

其中，ip_test为程序名；subnet为子网号；mask是一个整型数值，代表子网掩码连续1的个数；ip_addr表示要测试的IP地址。

比如说，要测试的IP地址为202.113.16.10,子网号码是202.113.16.0,子网掩码是255.255.255.0,则命令行为ip_test202.113.16.0/24 202.113.16.10。（因为255.255.255.0是连续的24个1，所以用24表示）

3.判断subnet和ip_addr的合法性。

在判断IP地址合法性时要自行编写代码，不要使用任何inet 函数。判断时要考虑各种情况，全面分析问题。例如以下IP地址均不合法：

123..2.1

123.23$.2.1

123.2345.2.1

123.23.45.1

4.判断掩码的合法性。

譬如说mask的值为负数或者大与32，这时输入的掩码就不合法。

5.在IP地址合法，掩码合法以及子网号也合法的前提下，判断ip_addr是否属于subnet。

6.输出命令行中的ip是否合法，掩码是否合法，子网号码是否合法（可适当给出不合法的原因）以及ip_addr是否属于子网subnet。

7.还可以判断子网号，主机号全0，全1问题。

三、 课程设计的相关技术

1. IP地址相关概念

所谓IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个32bit地址。

按照TCP/IP（Transport Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/Internet协议）协议规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长

32bit，比特换算成字节，就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址是“00001010000000000000000000000001”，这么长的地址，人们处理起来也太费劲了。为了方便人们的使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间使用符号“．”分开不同的字节。于是，上面的IP地址可以表示为“10．0．0．1”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”，这显然比1和0容易记忆得多。 大型的互连网络中应该有一个全局的地址系统，它能够给连接到互联网的每一台主机或者路由器分配一个唯一的全局地址。TCP/IP协议的网络层使用的地址标识符叫做IP地址，IPv4中IP地址是一个32位的二进制地址。网络中的每一台主机或者路由器至少有一个IP地址，在Internet中不允许有两个设备具有相同的IP地址。如果一台主机或者路由器连接到两个或多个物理网络，那么它可以拥有两个或多个IP地址。

IP地址采用分层结构，由网络号与主机号两部分组成（如下图所示）：

网络号 主机号

IP地址长度为32位，用点分十进制表示，格式为ⅹ.ⅹ.ⅹ.ⅹ，每个ⅹ为8位，每个ⅹ的值为0—255（例如202.113.29.119）。根据不同的取值范围，IP地址可以分为五类，IP地址中的前5位用于标识IP地址的类别，具体的分类规则如下：

·A类地址的第一位为0。

·B类地址的前两位为10 .

·C类地址的前三位为110。

·D类地址的前四位为1110。

·E类地址的前五位为11110。

五类IP地址的结构如下所示；

0 网络号（7位） 主机号（24位）

10 网络号（14位） 主机号（16位）

110 网络号（21位） 主机号（8位）

1110 组播地址（28位）

11110 保留用于课程设计和将来使用

A类IP地址结构适合用于有大量主机的大型网络。由于主机号长度为24位，因此每个A类网络的主机IP数理论上为224=16777216。

B类IP地址适合用于一些国际性大公司与政府机构等中等大小的组织。由于网络IP长度为14位，因此允许有214=16384个不同的B类网络，实际允许连接16382个网络。

C类IP地址适合用于一些小公司与普通的研究机构。 2. 特殊的IP地址形式

（1） 直接广播地址

A类，B类，C类IP地址中主机号全1的地址称为直接广播地址，用来使路由器将一个分组以广播方式发送给特定网络上的所有主机。直接广播地址只能作为分组中的目的地址。物理网络采用的是点—点传输方式，分组广播需要通过软件来实现。

网络号 主机号全1

（2）受限广播地址

网络号与主机号的32位全位1的地址为受限广播地址，用来将一个分组以广播方式发送给本网的所有主机。本网的所有主机将接受该分组，路由器则阻挡该分组通过。

全1

（3） “这个网络上的这台主机”地址

全0

（4）“这个网络上的特定主机”地址

主机或路由器向本网络上的某个特定的主机发送分组，网络号部分为全0，主机号为确定的值。这样的分组被相知在本网络内部。

网络号全0 主机号

（5）回送地址

回送地址用于网络软件测试和本地进程见通信。TCP/IP协议规定网络号为

127的分组不能出现在任何网络上；主机和路由器不能为该地址广播任何寻址信息。

127 任意值（通常取1）

3．子网的划分

人们在早期设计与建设ARPAnet是，没有预料到网络的发展速度如此之快，应用范围如此之广。当时个人计算机与局域网尚未出现。所以，研究者在设计Internet地址的编址方案时，主要是针对大型互联的网络结构。设计IP地址的最初目的是希望每个IP得志都能唯一地、确定地识别一个网络与一台主机，但是这种方法同时也存在着两个主要的问题，即IP地址的有效利用率和路由器的工作效率。

为了解决这个问题，人们提出了子网（subnet）和超网（supernet）的概念。子网就是一个大的网络划分成几个较小的网络，而每一个小网络都是其自己的地址。超网就是将一个组织所属的几个C类网络合并成为一个更大地址范围的逻辑网络。

划分子网实际上就是在IP地址系统中增加一个层次。三级IP地址的表示方法为netID-subnet ID-host ID。第一级网络号定义了网点的位置；第二级子网号定义了物理子网；第三级主机号定义了主机和路由器到物理网络的连接。三级层次的IP地址，一个IP分组的路由器的过程分为三步：第一步将分组转发给网点，第二步转发给物理子网，第三步转发给确切的主机。

当三级层次的IP地址提出后，一个很显示的问题是：如何从一个IP地址提取出子网号。因此，提出了子网掩码（subnet mask）的概念。子网掩码有时也叫做子网掩码。

子网掩码表示方法：网络号与子网号置1，主机号置0。

如判断某一IP地址是否属于某一子网呢？只需将二进制IP地址与子网掩码按位进行“与”运算。若“与”运算所得值与给定子网地址一致，则说明该IP地址属于给定的子网。

四．课程设计过程

1、课程设计流程图： N YYNNYNYN

Y 读取一个字符串

是否都是数

字字符 return

段数=4?

每段的值是否大于255

ipIsValid(subnet)是否为真

Ip&Mask==subnet Mask是否在(0,32)范围内

子网号与掩码不匹配

程序结束 输出”掩码非法” 调用ipIsValid

函数 输出”ip地址非法”

输出”子网非法”

YN 程序开始,变量初始化 五．程序运行结果

(1)在命令提示窗口中输入命令：ip_test 202.113.16.0/24 202.113.16.10

结果如下：

这个结果表示所输入的子网及ip地址是合法的

(2)判断ip地址无效

①在命令提示窗口中输入命令：ip_test 202.113.16.0/24 202.113.16.1%

结果如下：

该结果表示所输入ip地址无效，因为ip地址中有无效字符“%”。

②在命令提示窗口中输入命令：ip_test 202.113.16.0/24 202.113.16.10.10

结果如下：

由命令可以很明显的看出ip地址过长，说明该程序算法正确。

(3)判断掩码的有效性

①在命令提示窗口中输入命令：ip_test 202.113.16.0/2a 202.113.16.10

结果如下：

很显然，掩码中含有“a”，不合法。

②在命令提示窗口中输入命令：ip_test 202.113.16.0/33 202.113.16.10

结果如下：

因掩码不能长于32位，上提示掩码无效进一步说明该算法的正确性。

(4)判断ip地址是否属于该子网

①在（1）中是该ip地址属于该子网的情况

②在命令提示窗口中输入命令：ip_test 202.113.16.0/24 202.113.15.10，显然该ip地址不属于该子网。

结果如下：

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韩立刚计算机网络笔记-第05章IP地址和子网划分

韩立刚计算机网络笔记-第05章IP地址和子网划分

韩⽴刚计算机⽹络笔记-第05章IP地址和⼦⽹划分第05章 IP地址和⼦⽹划分5.1 学习IP地址预备知识

5.1.1 ⼆进制和⼗进制

⼆进制 ⼗进制

1000 0000 128

1100 0000 192

1110 0000 224

1111 0000 240

1111 1000 248

1111 1100 252

1111 1110 254

1111 1111 255

画⼀个0-255的数轴帮你记忆关键数值

5.1.2 ⼆进制数的规律

能够被2整除的数，写成⼆进制形式，后⼀位是0。如果余数是1，则最后⼀位是1。

能够被4整除的数，写成⼆进制形式，后两位是00。如果余数是2，那就把2写成⼆进制，后两位10。

能够够8整除的数，写成⼆进制形式，最后三位是000。如果余5，就把5写成位⼆进制，后三位101。

能够被16整除的数，写成⼆进制形式，最后四位都是0000。如果余6，就把6写成⼆进制，最后四位0110。

817⼆进制后3位，除以8余1，最后三位位001

后2位除4，后4位除16

5.2 理解IP地址

5.2.1 MAC地址和IP地址

数据包的⽬标IP地址决定了数据包最终到达哪⼀个计算机，⽽⽬标MAC地址决定了该数据包下⼀跳由哪个设备接收，不⼀定是终点。

5.2.2 IP地址的组成

路由器使⽤⽹段第⼀个地址

32位的⼆进制作为IP地址，其分为两部分，⽹络部分和主机部分。就像电话号码有区号和电话号⼀样。

计算机的IP地址也有两部分组成，⼀部分为⽹络标识，⼀部分为主机标识，同⼀⽹段的计算机⽹络部分相同，路由器连接不同⽹段，负责不同⽹段之间的数据转发，交换机连接的是同⼀⽹段的计算机。

计算机在和其他计算机通信之前，⾸先要判断⽬标IP地址和⾃⼰的IP地址是否在⼀个⽹段，这决定了数据链层的⽬标MAC地址是⽬标计算机的还是路由器接⼝的MAC地址。

5.2.3 IP地址格式

IP地址⽤32位⼆进制来表⽰，也就是32⽐特，换算成字节，就是4个字节。

这些位通常被分割为4个部分，每⼀部分8位⼆进制，中间使⽤符号“.”分开，分成4部分的⼆进制地址，10101100.00010000.00011110.00111000， IP地址经常被写成⼗进制的形式，于是，上⾯的IP地址可以表⽰为“172.16.30.56”。IP地址的这种表⽰法叫做“点分⼗进制表⽰法”。

ip地址课程设计

ip地址课程设计

ip地址课程设计

一、课程目标

知识目标：

1. 学生能理解IP地址的概念、组成及其在网络中的作用；

2. 学生能掌握IP地址的分类、私有IP地址和公网IP地址的区别；

3. 学生了解子网划分的基本原理和作用；

4. 学生掌握如何查看本机IP地址及简单故障排查。

技能目标：

1. 学生能够运用所学知识配置IP地址及子网掩码；

2. 学生能够使用网络命令进行IP地址相关操作，如：ping、ipconfig等；

3. 学生能够通过实例分析，掌握IP地址在实际应用中的配置和调试。

情感态度价值观目标：

1. 培养学生积极探索网络知识的兴趣，提高学生对计算机网络的认识；

2. 增强学生的网络安全意识，教育学生合理使用网络资源，遵守网络道德规范；

3. 培养学生的团队合作精神，使学生能够在小组讨论中相互学习、共同进步。

课程性质：本课程属于计算机网络基础知识范畴，具有较强的实践性，结合学生特点和教学要求，注重理论联系实际，提高学生的动手操作能力。

学生特点：针对所在年级的学生，已具备一定的计算机操作基础和网络知识，对新鲜事物充满好奇心，善于动手实践。

教学要求：结合课程内容，以实际应用为导向，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力。在教学过程中，充分调动学生的积极性，引导学生主动参与课堂讨论和实践活动。通过本课程的学习，使学生能够更好地理解和运用计算机网络知识。

二、教学内容

1. IP地址的基本概念

- IP地址的定义与功能

- IP地址的组成与表示方法

2. IP地址的分类与分配

- IP地址的分类（A、B、C类）

- 私有IP地址与公网IP地址

- 特殊IP地址（如：回环地址、广播地址）

3. 子网划分与子网掩码

- 子网划分的原理

- 子网掩码的定义与计算

- 子网划分的应用实例

4. IP地址的配置与使用

- 如何查看本机IP地址

- IP地址配置方法（静态IP地址与动态IP地址）

- 常用网络命令（如：ping、ipconfig、tracert）

IP地址的合法字符是什么

IP地址的合法字符是什么

IP地址的合法字符是什么

IP地址，全称为互联网协议地址（Internet Protocol address），是用于在互联网上唯一标识设备的一组数字。在IPv4中，IP地址由四个由点分隔的十进制数字组成，每个数字的取值范围在0-255之间。而在IPv6中，IP地址采用八组由冒号分隔的十六进制数字表示。

IP地址的合法字符是指在IP地址中合法使用的字符，即能够被识别和接受的字符。根据IP地址的规范定义，合法字符包括数字和点号（即“.”）。数字用于表示IPv4地址中的每个分段，而点号则用于分隔这些数字。除此之外，IP地址中不允许出现其他字符。

为了更好地理解IP地址的合法字符，下面将分别介绍IPv4和IPv6的地址格式及其合法字符要求。

IPv4地址格式：

IPv4地址由四个点分隔的十进制数字组成，每个数字的取值范围在0-255之间。例如，192.168.0.1是一个合法的IPv4地址。在IPv4地址中，合法字符包括数字和点号（“.”），其他字符均被认为是非法的。

IPv6地址格式：

IPv6地址由八组由冒号分隔的十六进制数字组成，每组数字包含四位十六进制数。例如，2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334是一个合法的IPv6地址。在IPv6地址中，合法字符包括十六进制数字（0-9，a-f，A-F）和冒号（“:”），其他字符均被认为是非法的。 需要注意的是，在IPv6地址中，连续的零值部分可以用“::”表示，以简化表示形式并缩短地址。然而，”::”只能出现一次，且前后必须有足够的数字组，以确保唯一性。例如，2001:0db8::8a2e:0370:7334是一个合法的IPv6地址，其中“::”代表了两个连续的零值部分。

总结：

IP地址的合法字符是在IPv4和IPv6地址表示中能够被识别和接受的字符。对于IPv4地址，合法字符包括数字和点号（“.”）；而对于IPv6地址，合法字符包括十六进制数字（0-9，a-f，A-F）和冒号（“:”）。其他字符都被视为非法字符。准确理解IP地址的合法字符对于正确配置和识别网络设备至关重要。

计算机网络原理 设置IP地址和子网掩码

计算机网络原理 设置IP地址和子网掩码

计算机网络原理 设置IP地址和子网掩码

前面的章节中，我们已经学习了IP地址和子网掩码的概念，也知道在TCP/IP协议的网络中也是非常重要的内容，它们可以实现在整个大型局域网中不同的计算机以及识别计算机所在的网络。

1．IP地址

IP地址用于标识主机的地址。我知道计算机网络是由若干台主机组成，并且每台主机必须有一个全球唯一的IP地址，就像电话号码一样，每部电话只能有一个全球唯一的电话号码。但是从广义上讲，主机在网络中可以是工作站、服务器、路由器等。

在组建对等网过程中，一般我们可以使用C类所保留下来的IP地址。例如，192.168.1.X。

2．子网掩码

子网掩码是识别计算机正在使用的网络。并且判断两个需要通信的主机是否需要经过网络转发，如果两个要通信的主机在同一个子网内，就可以直接通信，如果两个需要通信的主机不在同一个子网内，则需要寻找路径进行通讯了。

子网掩码其实还是一个IP地址，三类IP地址都有默认的子网掩码，并且不能随意更改。例如，我们将255.255.255.0这个子网掩码转换成二进制为：11111111.11111111.11111111.00000000。在二进制式的子网掩码中，网络位用1来表示，主机位用0来表示。只要网络位相同，则表示在同一子网中，这样就可以通讯，这是判断两台主机是否在一个子网中的依据。

3．设置IP地址和子网掩码

在设置之前，我们需要安装网卡及网卡协议。而在前面的章节中，我们已经学习了网卡的安装方法以及驱动的安装方法。下面我们以Windows XP操作为例来设置IP地址以及子网掩码，其操作步骤如下：

（1）右击【网上邻居】图标，执行【属性】命令，打开【网络连接】窗口。在该窗口中，右击【本地连接】图标，执行【属性】命令，打开【本地连接 属性】对话框，如图10-1所示。

图10-1 本地连接属性 提 示 在国际NIC组织中规定个下列IP地址的使用方法以及使用规则：