CIDR转地址列表

Question

我正在编写一个程序，需要遍历由用户提供的CIDR（例如75.24.64.0/24）得出的地址列表。

我看了一些代码，例如这个，但那看起来有点复杂。

最后，我决定使用类似下面这样的结构体：

struct ip_iterator {
    unsigned int netmask;
    int bitcount;
    long long num_total;
    long long num_left;
    int current_ip[4];
};

我可以定义ip_iterator_init，ip_iterator_next和ip_iterator_is_finished函数。然而，我卡在了如何从cidr到第一个IP的转换上。我以前学过网络数学，但自从获得证书后，我一直在使用在线计算器。

- 735Tesla

Answer 1

假设您将 CIDR 存储在字符串中，类似下面的内容可能会对您有所帮助。

首先需要一个将 CIDR 转换成 IP 和掩码的函数：

int cidr_to_ip_and_mask(const char *cidr, uint32_t *ip, uint32_t *mask)
{
    uint8_t a, b, c, d, bits;
    if (sscanf(cidr, "%hhu.%hhu.%hhu.%hhu/%hhu", a, b, c, d, bits) < 5) {
        return -1; /* didn't convert enough of CIDR */
    }
    if (bits > 32) {
        return -1; /* Invalid bit count */
    }
    *ip =
        (a << 24UL) |
        (b << 16UL) |
        (c << 8UL) |
        (d);
    *mask = (0xFFFFFFFFUL << (32 - bits)) & 0xFFFFFFFFUL;
}

接下来是获取第一个IP的代码片段：

uint32_t ip;
uint32_t mask;
uint32_t first_ip;
if (cidr_to_ip_and_mask(cidr, &ip, &mask) < 0) {
    /* return some failure */
}
first_ip = ip & mask;

首先，我假设使用C99或可用stdint.h的环境，以便可以使用显式位宽数据类型（最大可移植性，因为您未指定架构）。我还假设这是IPv4，因为这是您的示例字符串。

接下来，我使用sscanf将字符串转换为地址组件。将字节组合成完整的32位值应该很简单。我正在将我的文字标记为unsigned long，以确保在小位宽机器上分配之前不会截断结果。

设置mask表达式背后的思想是CIDR中的比特数指定了多少最高有效位表示网络，因此如果我们从32中减去它，那么我们需要移动一组完整的位数来获取该掩码（在截断后）。例如，掩码为32将是所有位，而32-32 = 0，因此我们根本不会移位，给出所有32位。像您的示例一样的24位计数将给出32-24 = 8，0xFFFFFFFF << 8在截断后为0xFFFFFF00（或十进制表示为255.255.255.0）

最后，要获取初始IP，我只需使用按位AND将掩码应用于IP地址即可。 简单！

由于您的标题问题涉及整个列表，因此可以通过对补码进行OR运算来获得最终地址。

uint32_t finalIP = first_ip | ~mask;

这里的广播地址应该与这个相等。然后，您可以按顺序从第一个IP迭代到最终IP，包括或排除最终IP，这取决于您是否需要广播地址（以及是否包括或排除第一个IP，如果您想要网络地址或不需要）。

- John O'M.

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谢谢你的出色回答！不过你忘了一个分号 ;) - 735Tesla

那会出问题的。你需要放&a、&b、&c、&d和&bits。但除此之外还不错。 - hookenz

Answer 2

int cidr_to_ip_and_mask(const char *cidr, uint32_t *ip, uint32_t *mask)
{
    uint8_t a, b, c, d, bits;
    if (sscanf(cidr, "%hhu.%hhu.%hhu.%hhu/%hhu", &a, &b, &c, &d, &bits) < 5) {
        return -1; /* didn't convert enough of CIDR */
    }
    if (bits > 32) {
        return -1; /* Invalid bit count */
    }
    *ip =
        (a << 24UL) |
        (b << 16UL) |
        (c << 8UL) |
        (d);
    *mask = (0xFFFFFFFFUL << (32 - bits)) & 0xFFFFFFFFUL;
}

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