使用Go语言计算网络IP地址的CIDR

　　使用了Java、C#等许多语言好多年了，一直没怎么用过这些语言中的位移运算符，最近为了实现了一个小功能，才体会到这几个运算符的用途。在介绍如何用GO语言计算CIDR地址段之前，先介绍一下什么是网络地址的CIDR。

　　CIDR全称Classless Inter-Domain Routing（无类域间路由），相比CIDR，现在全球的IPV4地址（通过32位比特位表示）早在上世纪80年代就被划分成了A、B、C、D、E五大类地址，其中A类地址的比特位以0开头，B类地址以10打头，C类地址以110打头，D类地址以1110打头，E类地址以1111打头。其中D类地址主要用于路由组播，E类地址暂时保留。每一类地址剩余的比特部分又被划分为网络和主机两部分，具体划分请见下图：

　　每一类IP地址具体范围如下图所示，其中A、B、C三类地址各自预留了一块内网保留地址，这几块保留地址是不是看起来很眼熟：

　　虽然有了这五类地址（实际可利用的只有三类）的划分，但是IPV4地址资源的分配要比这个细得多，毕竟全球那么多组织和企业在伸手要，为了对这几大类IP地址更加细分，相关组织引入了通过掩码来细化IP段，从而进行更细粒度的分配。IPV4的掩码与IP地址一样也是用32位比特位进行表示，我们可以在IP地址后面加一个“/XX”来指明用于CIDR的掩码，其中XX为一个不大于32的数字，例如如果指定XX=22，那么就表明要使用“11111111.11111111.11111100.00000000”(22个比特1+10个比特0)作为IP细分的掩码，这种做法相当于不再只单独使用原来的ABCDE五类地址来划分IP地址，因此名字中使用了Classless这个词。在Linux下有个ipcalc第三方命令可以用于计算CIDR，大家可以自己安装体会一下。

　　虽然有类似ipcalc的工具可用，但是开发网络程序时，还是得有个可以直接调用的lib，在Go下面搜寻未果的情况下，我决定自己实现一下，代码思路是非常简单的，主要是计算好掩码的位数即可，下面贴出来代码供同学们参考（为了演示，这里只计算了低16位的IP）：

package mainimport ("fmt""strings""strconv")func main() {minIp, maxIp := getCidrIpRange("100.111.111.111/22")fmt.Println("CIDR最小IP：", minIp, " CIDR最大IP：", maxIp)fmt.Println("掩码：", getCidrIpMask(22))fmt.Println("主机数量", getCidrHostNum(22))}func getCidrIpRange(cidr string) (string, string) {ip := strings.Split(cidr, "/")[0]ipSegs := strings.Split(ip, ".")maskLen, _ := strconv.Atoi(strings.Split(cidr, "/")[1])seg3MinIp, seg3MaxIp := getIpSeg3Range(ipSegs, maskLen)seg4MinIp, seg4MaxIp := getIpSeg4Range(ipSegs, maskLen)ipPrefix := ipSegs[0] + "." + ipSegs[1] + "."return ipPrefix + strconv.Itoa(seg3MinIp) + "." + strconv.Itoa(seg4MinIp),ipPrefix + strconv.Itoa(seg3MaxIp) + "." + strconv.Itoa(seg4MaxIp)}//计算得到CIDR地址范围内可拥有的主机数量func getCidrHostNum(maskLen int) uint {cidrIpNum := uint(0)var i uint = uint(32 - maskLen - 1)for ; i >= 1; i-- {cidrIpNum += 1 << i}return cidrIpNum}//获取Cidr的掩码func getCidrIpMask(maskLen int) string {// ^uint32(0)二进制为32个比特1，通过向左位移，得到CIDR掩码的二进制cidrMask := ^uint32(0) << uint(32 - maskLen)fmt.Println(fmt.Sprintf("%b \n", cidrMask))//计算CIDR掩码的四个片段，将想要得到的片段移动到内存最低8位后，将其强转为8位整型，从而得到cidrMaskSeg1 := uint8(cidrMask >> 24)cidrMaskSeg2 := uint8(cidrMask >> 16)cidrMaskSeg3 := uint8(cidrMask >> 8)cidrMaskSeg4 := uint8(cidrMask & uint32(255))return fmt.Sprint(cidrMaskSeg1) + "." + fmt.Sprint(cidrMaskSeg2) + "." + fmt.Sprint(cidrMaskSeg3) + "." + fmt.Sprint(cidrMaskSeg4)}//得到第三段IP的区间（第一片段.第二片段.第三片段.第四片段）func getIpSeg3Range(ipSegs []string, maskLen int) (int, int) {if maskLen > 24 {segIp, _ := strconv.Atoi(ipSegs[2])return segIp, segIp}ipSeg, _ := strconv.Atoi(ipSegs[2])return getIpSegRange(uint8(ipSeg), uint8(24 - maskLen))}//得到第四段IP的区间（第一片段.第二片段.第三片段.第四片段）func getIpSeg4Range(ipSegs []string, maskLen int) (int, int) {ipSeg, _ := strconv.Atoi(ipSegs[3])segMinIp, segMaxIp := getIpSegRange(uint8(ipSeg), uint8(32 - maskLen))return segMinIp + 1, segMaxIp}//根据用户输入的基础IP地址和CIDR掩码计算一个IP片段的区间func getIpSegRange(userSegIp, offset uint8) (int, int) {var ipSegMax uint8 = 255netSegIp := ipSegMax << offsetsegMinIp := netSegIp & userSegIpsegMaxIp := userSegIp & (255 << offset) | ^(255 << offset)return int(segMinIp), int(segMaxIp)}