【Linux】Linux C判断两个IPv6地址是否有包含关系

功能说明

要判断两个 IPv6 地址是否具有包含关系，包括前缀的比较，可以通过以下步骤实现：

1. 解析 IPv6 地址和前缀：将两个 IPv6 地址和它们的前缀长度解析为二进制形式。
2. 生成掩码：根据前缀长度生成掩码。
3. 按位比较：使用掩码对两个 IPv6 地址进行按位与操作，判断它们是否匹配。

代码实现

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

// 判断两个 IPv6 地址是否具有包含关系（包括前缀）
int is_ipv6_prefix_contained(const char *ip1_str, int prefix1_len, const char *ip2_str, int prefix2_len) 
{
    struct in6_addr ip1, ip2;
    unsigned char mask[16] = {0};
    int common_prefix_len = prefix1_len < prefix2_len ? prefix1_len : prefix2_len;

    // 将字符串形式的 IPv6 地址转换为 in6_addr 结构
    if (inet_pton(AF_INET6, ip1_str, &ip1) != 1) 
    {
        fprintf(stderr, "Invalid IPv6 address: %s\n", ip1_str);
        return -1;
    }

    if (inet_pton(AF_INET6, ip2_str, &ip2) != 1)
    {
        fprintf(stderr, "Invalid IPv6 address: %s\n", ip2_str);
        return -1;
    }

    // 生成掩码，使用较短的公共前缀长度
    for (int i = 0; i < common_prefix_len / 8; i++) 
    {
        mask[i] = 0xFF; // 每个完整字节设置为 0xFF
    }
    if (common_prefix_len % 8 != 0) 
    {
        mask[common_prefix_len / 8] = (0xFF << (8 - (common_prefix_len % 8))) & 0xFF; // 部分字节掩码
    }

    // 比较地址和前缀
    for (int i = 0; i < 16; i++) 
    {
        if ((ip1.s6_addr[i] & mask[i]) != (ip2.s6_addr[i] & mask[i])) 
        {
            return 0; // 不包含
        }
    }

    return 1; // 包含
}

int main() 
{
    const char *ip1 = "2001:db8::1";
    int prefix1_len = 32;
    const char *ip2 = "2001:db8::";
    int prefix2_len = 48;

    int result = is_ipv6_prefix_contained(ip1, prefix1_len, ip2, prefix2_len);
    if (result == 1) 
    {
        printf("IPv6 address %s/%d is contained within %s/%d\n", ip1, prefix1_len, ip2, prefix2_len);
    }
    else if (result == 0)
    {
        printf("IPv6 address %s/%d is NOT contained within %s/%d\n", ip1, prefix1_len, ip2, prefix2_len);
    } 
    else
    {
        printf("An error occurred.\n");
    }

    return 0;
}

代码说明

inet_pton 函数

• 将字符串形式的 IPv6 地址转换为 struct in6_addr 结构。
• 如果转换失败，返回值为 0 或 -1。

掩码生成

• 根据两个前缀长度的较小值生成掩码。
• 每个完整字节设置为 0xFF，部分字节根据前缀长度生成部分掩码。

按位比较

• 使用掩码对两个 IPv6 地址进行按位与操作。
• 如果结果相同，则说明一个地址的前缀包含另一个地址。

返回值

• 返回 1 表示 IPv6 地址 ip1/prefix1_len 包含或被包含于 ip2/prefix2_len。
• 返回 0 表示两者没有包含关系。
• 返回 -1 表示输入无效。

测试用例

测试 1：IPv6 地址包含关系

输入：

• IPv6 地址 1：2001:db8::1/32
• IPv6 地址 2：2001:db8::/48

输出：

IPv6 address 2001:db8::1/32 is contained within 2001:db8::/48

测试 2：IPv6 地址不包含关系

输入：

• IPv6 地址 1：2001:db9::1/32
• IPv6 地址 2：2001:db8::/48

输出：

IPv6 address 2001:db9::1/32 is NOT contained within 2001:db8::/48

测试 3：无效输入

输入：

• IPv6 地址 1：invalid_ip/32
• IPv6 地址 2：2001:db8::/48

输出：

Invalid IPv6 address: invalid_ip
An error occurred.