路由分组转发算法的模拟C

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：

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：

具体程序代码如下：

#include

using namespace std;

class A //定义一个基类A

{

public:

int part1;

int part2;

int part3;

int part4;

};

A subnet_ID; //用于存储子网号

class B:public A //定义B类用于存储输入的点分十进制IP地址

{

public:

void display();

void input();

}D; //D用于存储输入的目的主机IP地址

void B::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;

}

void B::display() //以点分十进制形式显示IP地址，子网掩码

{

cout<

cout<

cout<

cout<

}

class C //定义C类用于设定路由表中和项

{

public:

void setDEST(int p1,int p2,int p3,int p4);

void setSUBNET_MASK(int a1,int a2,int a3,int a4);

A DEST; //DEST为目的主机地址，类型为A

A SUBNET_MASK; //子网掩码，类型为A

};

void C::setDEST(int p1,int p2,int p3,int p4)

{

DEST.part1=p1;

DEST.part2=p2;

DEST.part3=p3;

DEST.part4=p4;

}

void C::setSUBNET_MASK(int a1,int a2,int a3,int a4)

{

SUBNET_MASK.part1=a1;

SUBNET_MASK.part2=a2;

SUBNET_MASK.part3=a3;

SUBNET_MASK.part4=a4;

}

void AND(B IP,C subnet_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{

A SUB=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;

}

int main()

{

C c[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();

int flag=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(int i=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!"<

}

return 0;

}

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。