【Linux】Linux C比较两个 IPv6 网关地址是否相等，包括前缀

功能说明

          在 Linux 环境下使用 C 语言比较两个 IPv6 网关地址是否相等，包括前缀

实现步骤

1. 解析 IPv6 地址：使用 inet_pton 将字符串形式的 IPv6 地址转换为二进制形式。
2. 解析前缀长度：从地址字符串中提取前缀长度（如 /64）。
3. 比较前缀：根据前缀长度，逐位比较两个地址的前缀部分。

示例代码

以下是一个完整的 C 程序示例：

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

// 从 IPv6 地址字符串中提取前缀长度
int extract_prefix_length(const char *addr, char *ip, int *prefix_length)
{
    char *slash = strchr(addr, '/');
    if (slash)
    {
        // 提取前缀长度
        *prefix_length = atoi(slash + 1);
        if (*prefix_length < 0 || *prefix_length > 128)
        {
            fprintf(stderr, "Invalid prefix length: %d\n", *prefix_length);
            return -1;
        }
        // 提取 IPv6 地址部分
        strncpy(ip, addr, slash - addr);
        ip[slash - addr] = '\0';
    } 
    else
    {
        // 如果没有前缀长度，默认使用 128
        strcpy(ip, addr);
        *prefix_length = 128;
    }
    return 0;
}

// 比较两个 IPv6 地址的前缀是否相等
int compare_ipv6_with_prefix(const char *addr1, const char *addr2)
{
    struct in6_addr ipv6_1, ipv6_2;
    char ip1[INET6_ADDRSTRLEN], ip2[INET6_ADDRSTRLEN];
    int prefix_length1, prefix_length2;

    // 提取 IPv6 地址和前缀长度
    if (extract_prefix_length(addr1, ip1, &prefix_length1) != 0 ||
        extract_prefix_length(addr2, ip2, &prefix_length2) != 0)
    {
        return 0;
    }

    // 如果前缀长度不同，则直接返回不相等
    if (prefix_length1 != prefix_length2)
    {
        return 0;
    }

    // 将 IPv6 地址从字符串转换为二进制形式
    if (inet_pton(AF_INET6, ip1, &ipv6_1) != 1)
    {
        fprintf(stderr, "Invalid IPv6 address: %s\n", ip1);
        return 0;
    }
    if (inet_pton(AF_INET6, ip2, &ipv6_2) != 1) 
    {
        fprintf(stderr, "Invalid IPv6 address: %s\n", ip2);
        return 0;
    }

    // 计算需要比较的字节数和剩余的位数
    int full_bytes = prefix_length1 / 8; // 完整字节数
    int remaining_bits = prefix_length1 % 8; // 剩余的位数

    // 比较完整字节
    if (memcmp(&ipv6_1, &ipv6_2, full_bytes) != 0)
    {
        return 0; // 前缀不相等
    }

    // 比较剩余的位
    if (remaining_bits > 0) 
    {
        uint8_t mask = (0xFF << (8 - remaining_bits)) & 0xFF; // 生成掩码
        if ((ipv6_1.s6_addr[full_bytes] & mask) != (ipv6_2.s6_addr[full_bytes] & mask))
       {
            return 0; // 前缀不相等
        }
    }

    return 1; // 前缀相等
}

int main() 
{
    const char *addr1 = "2001:db8:85a3::8a2e:370:7334/64";
    const char *addr2 = "2001:db8:85a3::1/64";

    if (compare_ipv6_with_prefix(addr1, addr2))
    {
        printf("The IPv6 addresses are equal within the prefix length.\n");
    } 
    else
    {
        printf("The IPv6 addresses are NOT equal within the prefix length.\n");
    }

    return 0;
}

代码说明

1. extract_prefix_length：
   • 从 IPv6 地址字符串中提取前缀长度（如 /64）。
   • 如果没有指定前缀长度，默认使用 128。
2. inet_pton：
   • 将 IPv6 地址从字符串形式转换为 struct in6_addr 的二进制形式。
3. 前缀比较：
   • 使用 memcmp 比较完整字节。
   • 对于剩余的位，使用掩码逐位比较。
4. 输入参数：
   • addr1 和 addr2 是两个 IPv6 地址（包括前缀）的字符串形式。

测试示例

• 输入地址：

  • addr1 = "2001:db8:85a3::8a2e:370:7334/64"
  • addr2 = "2001:db8:85a3::1/64"

• 输出结果：

  The IPv6 addresses are equal within the prefix length.

• 输入地址：

  • addr1 = "2001:db8:85a3::8a2e:370:7334/64"
  • addr2 = "2001:db8:85a3::1/128"

• 输出结果：

  The IPv6 addresses are NOT equal within the prefix length.

注意事项

1. 地址格式：IPv6 地址可能有多种表示形式（如压缩形式），但 inet_pton 会将其标准化为二进制形式。
2. 前缀长度范围：前缀长度必须在 0-128 之间。
3. 无效地址处理：如果输入的 IPv6 地址无效，程序会提示错误。
4. 默认前缀长度：如果未指定前缀长度，程序默认使用 128。