C CIDR 到地址列表

Question

我正在编写一个程序，我需要在其中迭代从用户给定的 cidr（例如75.24.64.0/24）派生的地址列表。

我查看了一些代码，但这似乎过于复杂。

最后我决定使用一个看起来像这样的结构：

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

然后我可以定义ip_iterator_init ip_iterator_next, 和ip_iterator_is_finished函数。但是，我被困在如何从 cidr 获得第一个 IP 的问题上。不久前我学习了网络数学，但自从我获得认证以来，我一直在使用在线计算器。

Answer 1

假设你有一个字符串中的 CIDR，这样的事情可能会为你做。

首先，一个将 CIDR 转换为 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，获取第一个 IP 的片段：

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 C99 或 stdint.h 可用的环境，这样我就可以使用显式位宽数据类型（最大可移植性，因为您没有指定架构）。我还假设 IPv4，因为那是您的示例字符串。

接下来我使用 sscanf 将字符串转换为地址的组成部分。将字节组合成完整的 32 位值应该很简单。我将我的文字标记为 unsigned long 以确保结果在分配之前不会被截断，如果我们在一个小位宽机器上。

设置表达式背后的想法mask是，CIDR 中的位计数指定了表示网络的最高有效位的数量，因此如果我们从 32 中减去它，那就是我们需要上移一整套位以获得该掩码（之后截断）。例如，掩码 32 将是所有位，并且 32-32 = 0 所以我们根本不会移位，给出所有 32 位。比特数为 24（如您的示例）将给出 32-24=8，并且 0xFFFFFFFF << 8 是截断后的 0xFFFFFF00（或十进制表示法中的 255.255.255.0）

最后，为了获得初始 IP，我只需使用按位 AND 将掩码应用于 IP 地址。简单的！

由于您的标题问题讨论了整个列表，您可以通过将掩码的补码与基数进行 ORing 来获得最终地址：

uint32_t finalIP = first_ip | ~mask;

这也应该等于广播地址。然后，您可以按顺序从 firstIP 迭代到 finalIP，包括或排除 finalIP 取决于您是否需要广播地址（如果您需要网络地址，则包括或排除 firstIP）。