子网掩码计算可用IP

引言

在计算机网络中，子网掩码（Subnet Mask）用于确定一个IP地址的网络部分和主机部分。它由32位二进制数字组成，其中网络部分用连续的1表示，主机部分用连续的0表示。子网掩码和IP地址一起使用，可以确定一个IP地址所属的网络。

在本文中，我们将介绍如何使用Java来计算给定子网掩码的可用IP地址范围。我们将提供代码示例和解释，帮助读者更好地理解这个过程。

子网掩码的表示

子网掩码的表示通常以CIDR（Classless Inter-Domain Routing）表示法为主。CIDR表示法使用一个IP地址后面跟着一个斜线和一个数字。例如，"192.168.0.0/24"表示子网掩码为"255.255.255.0"。

子网掩码的计算

要计算子网掩码的可用IP地址，我们首先需要了解子网掩码的二进制表示。然后，我们将使用这个二进制表示来计算可用的IP地址范围。

以下是计算子网掩码可用IP地址的步骤：

  1. 将子网掩码转换为32位二进制表示。
  2. 计算子网掩码中网络部分的长度（即连续的1的个数）。
  3. 根据网络部分的长度计算主机部分的长度。
  4. 计算可用的主机数量。
  5. 计算可用的IP地址范围。

下面是一个示例代码，用于计算给定子网掩码的可用IP地址范围：

/**
 * 计算子网掩码的可用IP地址范围
 */
public class SubnetCalculator {
    public static void main(String[] args) {
        String subnetMask = "255.255.255.0";

        System.out.println("Subnet Mask: " + subnetMask);

        // Step 1: 将子网掩码转换为32位二进制表示
        String binarySubnetMask = toBinary(subnetMask);
        System.out.println("Binary Subnet Mask: " + binarySubnetMask);

        // Step 2: 计算网络部分的长度
        int networkPartLength = calculateNetworkPartLength(binarySubnetMask);
        System.out.println("Network Part Length: " + networkPartLength);

        // Step 3: 计算主机部分的长度
        int hostPartLength = 32 - networkPartLength;
        System.out.println("Host Part Length: " + hostPartLength);

        // Step 4: 计算可用的主机数量
        int availableHosts = calculateAvailableHosts(hostPartLength);
        System.out.println("Available Hosts: " + availableHosts);

        // Step 5: 计算可用的IP地址范围
        String[] ipRange = calculateIPRange(subnetMask);
        System.out.println("IP Range: " + ipRange[0] + " - " + ipRange[1]);
    }

    /**
     * 将IP地址转换为二进制表示
     */
    private static String toBinary(String ipAddress) {
        String[] octets = ipAddress.split("\\.");
        StringBuilder binaryString = new StringBuilder();

        for (String octet : octets) {
            String binaryOctet = Integer.toBinaryString(Integer.parseInt(octet));
            binaryString.append(String.format("%8s", binaryOctet).replace(' ', '0'));
        }

        return binaryString.toString();
    }

    /**
     * 计算子网掩码中网络部分的长度
     */
    private static int calculateNetworkPartLength(String binarySubnetMask) {
        return binarySubnetMask.indexOf('0');
    }

    /**
     * 计算可用的主机数量
     */
    private static int calculateAvailableHosts(int hostPartLength) {
        return (int) Math.pow(2, hostPartLength) - 2;
    }

    /**
     * 计算可用的IP地址范围
     */
    private static String[] calculateIPRange(String subnetMask) {
        String[] octets = subnetMask.split("\\.");
        int[] networkAddress = new int[4];
        int[] broadcastAddress = new int[4];

        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            networkAddress[i] = Integer.parseInt(octets[i]) & Integer.parseInt(octets[i]);
            broadcastAddress[i] = Integer.parseInt(octets[i]) | ~Integer