Question

有一个net-addr / mask形式的子网列表，例如 12.34.45.0/24 192.168.0.0/16 45.0.0.0/10 ...

想知道什么是判断给定IP地址是否在任何子网中的最佳方法。

以下是匹配的一些背景知识： 对于IP地址x，我们将其转换为整数。例如，11.12.13.14被转换为0x0b0c0d0e。对于掩码m，我们将其转换为整数，其前导（32-m）位为1，其余为0。

检查IP x是否在子网A / m中，
我们只需要检查(x&m) == (A&m)

好奇什么是快速匹配一系列子网的数据结构或功能。当然，我们可以循环浏览子网，但效率不高。

Answer 1

创建一个树，其中每个级别代表IP地址的n位。在每个级别存储子网，以使掩码位数在n * level和n * (level +1)之间。因此，例如，当n = 4时，每个节点有16个子节点。因此，如果您正在测试11.12.13.14（== 0x0b0c0d0e），您可以像这样走树：

0 -> b -> 0 -> c -> 0 -> d -> 0 -> e

在节点上，您可以跟踪具有相应大小的子网。我的意思是：0级应该有子网/ 1到/ 4（含），1级应该有子网/ 5到/ 8，依此类推到/ 29到/ 32。请注意，/ 0匹配所有内容，因此在数据结构中没用。

要在树中搜索，请将IP分组为n位（在我的示例4中）。下降到与前n位匹配的第一级并测试该级别上的所有子网。如果未找到，则下降到与下一个n位匹配的下一级别。

这样，您必须测试每个2 ^ n子网的最大32 / n级别。对于n = 4，您必须测试8个级别，每个级别最多16个子网。这很快就完成了。

澄清：节点是一个子网，例如（十六进制，一位是半字节，即4位）：0a.5a.00.00 / 16。此节点的父节点将是包含此子网的子网：例如：0a.50.00.00 / 12。朝向子节点的边缘可以解释为：＆＃34;包含＆＃34;，如：＆＃34;该（父）子网包含由子节点＆＃34;表示的子网。要使此树包含所需的所有子网，您可能必须插入节点，这些节点表示不在列表中的子网。因此，请将这些节点标记为辅助节点，以便您知道在搜索此树时，您知道其后面有更多特定的子网，但节点本身不是您要检查的子网列表的一部分。您只应添加直接在列表中的这些节点，以及所有父节点，以使节点在树结构中可访问。

以下是关于我如何看待它的struct：

struct subnet_tree_node
{
    uint_32 ip;  // 32 bit IP address
    subnet_tree_node *children;
    uint_8 number_of_children;
    uint_8 mask; // number of bits for this subnet
    uint_8 valid; // wether this node is valid or auxiliary
}

Answer 2

因此，您已确定的性能是一个问题。

将每个netmask / addr对视为一对IP地址：First valid，last-valid。
让我们假设last-valid总是很奇怪（不确定这对于/ 32网络是否真实 - 但这真的很奇怪）。
构造这些IP地址的排序向量。（如果网络重叠或任何愚蠢的事情，请进行投诉。）
使用某种二进制文件在向量中搜索目标IP地址。
如果IP地址在向量中，则a）wierd; b）在其中一个子网中。
如果IP地址不在向量中且下面的值是偶数 - 它在子网中。如果下面的值是奇数，则它不在子网中。

Answer 3

您是否有任何证据表明性能存在问题？只有2 ^ 24个子网（嗯，你可以拥有/ 28个子网，但它们通常是组织内部的，所以即使组织有A类网络，仍然只有2 ^ 24他们）。

进行1600万and次比较并且不需要时间。

保持简单（直到你真的必须做得更好）。

Answer 4

感谢这里的讨论，他们从这个解决方案中获得了灵感。

首先，由于失去了一般性，我们假设子网中没有一个覆盖另一个子网（或者我们只删除较小的子网）。

每个子网都被视为一个区间[subnet_min，subnet_max]。

我们只需要将所有子网组织成二叉树，每个节点都是一对（subnet_min，subnet_max）。当搜索IP时，它就像仅基于subnet_min的常规二进制搜索一样遍历树，目的是找到具有subnet_min的节点在＆lt; =给定IP的所有subnet_min中最大。找到此节点后，我们检查节点的subnet_max是否大于给定的IP。如果是这样，子网将覆盖给定的IP，否则，我们可以说此节点中的子网不包含此IP，任何子网也不会覆盖该IP。

假设两个子网中没有一个相互包含，保证最后一点。

匹配子网列表

4 个答案: