在两个IPv4地址间CIDR符号中查找IPv4网络的算法

Question

我想用CIDR符号找出这两个网络之间的所有IPv4网络：

10.11.3.64-10.11.3.127
10.11.52.0-10.11.52.255

IPv4网络应该有尽可能短的子网掩码.

很容易将10.11.3.127转换为二进制，添加1并将其转换回十进制，以获得网络的第一个地址。然后将10.11.52.0转换为二进制，减去1并转换回十进制，以获得网络的最后一个地址。但是，为了在10.11.3.128-10.11.51.255范围内找出CIDR块，有什么建议是聪明的吗？只是一个我认为应该朝哪个方向的建议就足够了:)

Answer 1

我真的很喜欢这个问题，昨晚我看了一下，决定试一试。在这一点上，我有一个概念shell脚本工作的证明。

免责声明：

1. 这只是一个概念的证明。
2. 我在这里重新发明了方向盘，因为我没有使用任何TCP/IP库
3. 我没有实现输入验证
4. 如果用编程语言而不是bash编写，这段代码可能要快得多，尽管对于这个特定的网络范围并不是那么慢。

另外值得一提的是，我的理解是：

IPv4 networks should have as short subnet-mask as possible.

我们应该尝试从8位保留到网络，直到提供最大的cidr，在本例中是25。

好的，让我们看看脚本的作用：

[root@TIAGO-TEST2 tmp]# time bash  ip.sh   10.11.3.64/25 10.11.52.0/24 
10.11.3.128/25
10.11.4.0/22
10.11.8.0/21
10.11.16.0/20
10.11.32.0/20
10.11.48.0/22

real    0m48.376s
user    0m6.174s
sys     0m34.644s

守则如下：

#! /bin/bash

function split_octet {
    sed -re "s/\./ /g" <<< "$1"
}

function dec2bin {
    perl -e 'printf "%0'"$1"'b\n",'"$2"';'
}

function bin2dec {
    perl -le 'print 0b'"$1"';'
}

function ip2bin {
    str=""
    for octet in $(split_octet $1); do
        str="${str}$(dec2bin 8 $octet)"
    done
    echo "$str"
}

function bin2ip {
    str=""
    for octet in $(grep -Eo '.{8}' <<< $1); do
        dec=$(bin2dec $octet)
        str="${str}.${dec}"
    done
    echo "$str" | sed -re 's/^\.|\.$//g'
}

function ip2dec {
    ip=$1
    bin2dec $(ip2bin $ip )
}

function dec2ip  {
    dec=$1
    bin2ip $(dec2bin 32 $dec )
}

function AND {
    perl -e '   $a=0b'"$1"' & 0b'"$2"';
                        printf "%032b\n",$a
                    '
}

function OR {
    perl -e '   $a=0b'"$1"' | 0b'"$2"';
                        printf "%032b\n",$a
                    '
}

function NOT {
    perl -le '  $a= (~ 0b'"$1"') & 0xFFFFFFFF; 
                            printf "%032b\n",$a
                     '
}

function get_network {
    ip=$1; mask=$2;

    if [ -n "$ip" -a -n "$mask" ];then
    echo $(bin2ip $(AND $(ip2bin $ip) $(ip2bin $mask)))
        return
    fi

    grep -qP "\d+\.\d+\.\d+.\d+/\d+" <<< "$ip"
    if [ "$?" == 0 ];then
        ip=$(get_ip_from_cidr $1 )
        mask=$(get_mask_from_cidr $1)
        echo $( bin2ip $(AND $(ip2bin $ip) $(ip2bin $mask)))
    fi
}

function get_broadcast {
    ip=$1; mask=$2;

    if [ -n "$ip" -a -n "$mask" ];then
        echo $( bin2ip $(OR $(ip2bin $ip) $(NOT $(ip2bin $mask) ) ))
        return
    fi

    grep -qP "\d+\.\d+\.\d+.\d+/\d+" <<< "$ip"
    if [ "$?" == 0 ];then
        ip=$(get_ip_from_cidr $1 )
        mask=$(get_mask_from_cidr $1)
        echo $( bin2ip $(OR $(ip2bin $ip) $(NOT $(ip2bin $mask) ) ))
    fi

}

function get_ip_from_cidr {
    awk -F/ '{print $1}' <<< "$1"
}

function get_mask_from_cidr {
    mask=$(awk -F/ '{print $2}' <<< "$1")
    mask=$(cidr $mask)
    mask=$(bin2ip $mask)
    echo $mask
}

function cidr {
    perl -e '
                        $n='"$1"';
                        $diff=32-$n;
                        print "1"x$n . "0"x$diff;
                    '
}


snet_cidr=$1
enet_cidr=$2

largest_cidr=$(echo -e "$snet_cidr\n$enet_cidr"| awk -F/ '{print $2}' | sort -rn | head -1 )

snet_dec=$( ip2dec $(get_ip_from_cidr $snet_cidr))
enet_dec=$( ip2dec $(get_ip_from_cidr $enet_cidr))

sbc_ip=$(get_broadcast $snet_cidr)
ebc_ip=$(get_broadcast $enet_cidr)

sbc_dec=$(ip2dec $sbc_ip)
ebc_dec=$(ip2dec $ebc_ip)

counter=$sbc_dec

while [ $counter -lt $enet_dec ];do
    tip=$(dec2ip $counter)
    for cidr in $(seq 8 $largest_cidr) ; do 
        tnet_ip=$(get_network $tip/$cidr)
        tnet_cidr=$tnet_ip/$cidr
        tbc_ip=$(get_broadcast $tnet_cidr)
        tnet_dec=$( ip2dec $(get_ip_from_cidr $tnet_cidr))
        tbc_dec=$(ip2dec $tbc_ip)
        if [ $sbc_dec -lt $tnet_dec -a $enet_dec -gt $tbc_dec ];then
            echo $tnet_cidr 
            counter=$tbc_dec
            break
        fi  
    done
    let counter++
done

编辑解释这些变量是什么可能是个好主意：

1. snet_cidr:用cidr表示法启动网络
2. enet_cidr: cidr中的end net
3. snet_dec:十进制启动网
4. enet_dec:以十进制为单位的终结网
5. sbc_ip:启动广播ip
6. ebc_ip:终端广播ip
7. sbc_dec:启动广播ip
8. ebc_dec:终端广播ip

无论你在哪里看到tnet或tbc都是tnet，temp广播，temp，因为它在循环中。

Answer 2

如果您想获得最短的掩码(最大的网络)，请从最低地址(10.11.3.128)开始，尽可能使用最小的掩码，从下一个地址开始，再戴最小的掩码，等等。只是不要超过范围内最大的地址：

1. 10.11.3.128/25 (10.11.3.128至10.11.3.255)任何较小的都无效
2. 10.11.4.0/22 (10.11.4.0至10.11.7.255)任何较小的东西都无效
3. 10.11.8.0/21 (10.11.8.0至10.11.15.255)任何较小的东西都无效
4. 10.11.16.0/20 (10.11.16.0至10.11.31.255)任何较小的东西都无效
5. 10.11.32.0/20 (10.11.32.0至10.11.47.255) /19是有效的，但太过分了
6. 10.11.48.0/22 (10.11.48.0至10.11.51.255) /20和/21有效，但太过分

从二进制的角度来看，这是很明显的。掩码是带有子网的ANDed (子网或掩码中任何一个零的位置都变成零；一个位置必须在子网和掩码中都有一个)。如果您和一个子网和一个掩码，并且它不等于子网，它是无效的。

所有IP地址的计算都需要以二进制方式进行。对于人的可读性，小数点表示法是很好的，但是不应该用它来做IP地址计算。