路由分组转发算法的模拟C++.doc
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湖北大学2009级物理学
计算机网络作业
教材P128所述的分组转发算法如下：
（1）从数据报的首部提取目的主机的IP地址D,得出目的网络地址为N。
（2）若网络N与此路由器直接相连，则把数据报直接交付目的主机D；否则是间接交付，执行（3）。
（3）若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则，执行（4）。
（4）若路由表中有到达网络N的路由，则把数据报传送给路由表指明的下一跳路由器；否则，执行（5）。
（5）若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行（6）。
（6）报告转发分组出错。
将该算法加以修改便可用于如下图所示（P130）划分子网的B类网络。
该B类网络被划分为三个子网，它们分别为145.13.3.0，145.13.7.0和145.13.21.0。
可知它们的子网掩码均为255.255.255.0。
修改后的算法如下：
（1）从收到的分组的首部提取目的IP地址D。
（2）先用各网络的子网掩码和D逐比特相“与”，看是否和相应的网络地址匹配。
若匹配，则将分组直接交付。
否则就是间接交付，执行（3）。
（3）若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则将分组传送给指明的下一跳路由器；否则，执行（4）。
（4）对路由表中的每一行的子网掩码和D逐比特相“与”，若其结果与该行的目的网络地址匹配，则将分组传送给该行指明的下一跳路由器；否则，执行（5）。
（5）若路由表中有一个默认路由，则将分组传送给路由表中所指明的默认路由器；否则，执行（6）。
（6）报告转发分组出错。
用流程图表示上述算法如下：
否
否
是
是
开始
提取目的IP地址D
用子网掩码与D逐位相“与”
直接交付
与相应网络地址匹配？
传送给指明的下一路由器
路由表中第行子网掩码与D逐位相“与”
传送给该行指明的路由器
路由表中有目的地址为D的特定主机路由?
结束
结果与该行目的地址匹配?
路由表中有默认路由？
传送给指明的默认路由器
报告分组发送出错
是
是
否
否
用C++实现该算法，考虑传送到路由器R2处的IP数据报分组，经过路由选择决定如何投递，编制程序模拟IP数据报分组转发过程。
在程序中，以手动方式输入数据分组的目的IP地址D来模拟上述算法中的步骤
（1）（D以点分十进制形式输入，在程序中分四部分输入，每部分以回车结尾）。
设R2的路由表中，目的IP地址145.13.3.10有对应的特定主机路由，该特定路由指明发送到145.13.3.10的数据分组传送到路由器R3。
同时又设R2的路由表有默认路由，默认路由的下一跳也是R3。
而对于发送到网络145.13.0.0的数据分组均被直接传送到路由器R1。
即路由器R2的路由表如下图所示：
目的主机所在的网络
子网掩码
下一跳地址
0.0.0.0（默认）
255.255.0.0
R3
145.13.3.10（特定主机）
255.255.255.255
R3
145.13.0.0
255.255.0.0
R1
……
……
……
具体程序代码如下：
#include
usingnamespacestd;
classA//定义一个基类A
{
public:
intpart1;
intpart2;
intpart3;
intpart4;
};
Asubnet_ID;//用于存储子网号
classB:
publicA//定义B类用于存储输入的点分十进制IP地址
{
public:
voiddisplay（）;
voidinput（）;
}D;//D用于存储输入的目的主机IP地址
voidB:
:
input（）//定义input函数，用于输入参数，分四部分输入，每部分以回国结束
{
cin>>part1;
cin>>part2;
cin>>part3;
cin>>part4;
}
voidB:
:
display（）//以点分十进制形式显示IP地址，子网掩码
{
cout< cout< cout< cout<}
classC//定义C类用于设定路由表中和项
{
public:
voidsetDEST（intp1,intp2,intp3,intp4）;
voidsetSUBNET_MASK（inta1,inta2,inta3,inta4）;
ADEST;//DEST为目的主机地址，类型为A
ASUBNET_MASK;//子网掩码，类型为A
};
voidC:
:
setDEST（intp1,intp2,intp3,intp4）
{
DEST.part1=p1;
DEST.part2=p2;
DEST.part3=p3;
DEST.part4=p4;
}
voidC:
:
setSUBNET_MASK（inta1,inta2,inta3,inta4）
{
SUBNET_MASK.part1=a1;
SUBNET_MASK.part2=a2;
SUBNET_MASK.part3=a3;
SUBNET_MASK.part4=a4;
}
voidAND（BIP,Csubnet_mask）//AND函数用于将IP地址和子网掩码遂位相“与”等到相应的子网号
{
ASUB=subnet_mask.SUBNET_MASK;
subnet_ID.part1=IP.part1&SUB.part1;
subnet_ID.part2=IP.part2&SUB.part2;
subnet_ID.part3=IP.part3&SUB.part3;
subnet_ID.part4=IP.part4&SUB.part4;
}
intmain（）
{
Cc[3];
c[0].setDEST（0,0,0,0）;//为相应的路由表项赋值
c[0].setSUBNET_MASK（255,255,0,0）;
c[1].setDEST（145,13,3,10）;
c[1].setSUBNET_MASK（255,255,255,255）;
c[2].setDEST（145,13,0,0）;
c[2].setSUBNET_MASK（255,255,0,0）;
cout<<"输入目的主机IP地址D：
"< D.input（）;
cout<<"开始路由选择！
"< cout<<"目的主机IP地址D为：
";
D.display（）;
intflag=1;//定义一个标志，用于差别是否已经找到了相应的路由表项
for（inti=0;i<3;i++）
{
AND（D,c[i]）;
if（subnet_ID.part1==c[i].DEST.part1&&subnet_ID.part2==c[i].DEST.part2&&subnet_ID.part3==c[i].DEST.part3&&subnet_ID.part4==c[i].DEST.part4）
{
if（i==1）//若对应于特定主机路由表项
{
cout<<"有相应的特定主机路由表项，数据分组发送到路由器R3!
"< flag=0;
break;
}
if（i==2）//若对应于普通路由表项
{
cout<<"找到相应路由表项，数据分组发送到路由器R1!
"< flag=0;
break;
}
}
}
if（flag）//未找到完全相符的路由表项则使用默认路由
{
cout<<"使用默认路由，数据分组发送到路由器R3!
"< }
return0;
}
运行程序：
1、输入目的主机地址为145.13.3.10（表中有对就的特定主机路由表项），结果如下图：
2、输入目的主机地址为145.13.21.23，该主机是图中划分了子网的B类网络中的一台主机，据算法可知数据分组应传送到路由器R1，结果如下图，可见与预计结果相符。
3、输入其它不是图中B类网络中的任一主机地址时由算法知应该使用默认路由，演示时输入122.204.196.218，运行结果如下，可见与预计结果相符。
若路由表中没有配置默认路由，则前面所列的路由表中就删去第一行，并将上述程序代码加粗下划线部分修改成如下内容：
if（flag）//未找到完全相符的路由表项，而又没有默认路由则报告出错
{
cout<<"出错！
未找到完全相符的路由表项或默认路由!
"< }
此时若再输入步骤（3）中的主机IP地址时则会报告出错，与算法中第六步相对应。
实际运行如果见下图：
对于发送到路由器R1处的数据分组，其算法与前面所述的相似，现在只将R1的路由表列出如下：
目的主机所在的网络
子网掩码
下一跳地址
145.13.3.0
255.255.255.0
RA
145.13.7.0
255.255.255.0
RB
145.13.21.0
255.255.255.0
RC
……
……
……
说明：
设RA与子网145.13.3.0直接相连，设RB与子网145.13.7.0直接相连，设RC与子网145.13.21.0直接相连。
若有主机直接与路由器R1相连，刚其对应的下一跳地址将是直接投递。
另外，对于特定主机路由，其对应的子网掩码为全1码，即255.255.255.255。
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