Socket/Protocols/INet/INet4Address.hh

   1 // $Id$
   2 //
   3 // Copyright (C) 2007
   4 // Fraunhofer Institute for Open Communication Systems (FOKUS)
   5 // Competence Center NETwork research (NET), St. Augustin, GERMANY
   6 //     Stefan Bund <g0dil@berlios.de>
   7 //
   8 // This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9 // it under the terms of the GNU General Public License as published by
  10 // the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  11 // (at your option) any later version.
  12 //
  13 // This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16 // GNU General Public License for more details.
  17 //
  18 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  19 // along with this program; if not, write to the
  20 // Free Software Foundation, Inc.,
  21 // 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
  22
  23 /** \file
  24     \brief INet4Address public header */
  25
  26 #ifndef HH_SENF_Socket_Protocols_INet_INet4Address_
  27 #define HH_SENF_Socket_Protocols_INet_INet4Address_ 1
  28
  29 // Custom includes
  30 #include <iostream>
  31 #include <string>
  32 #include <boost/cstdint.hpp>
  33 #include <boost/array.hpp>
  34 #include <boost/operators.hpp>
  35 #include "../../../Utils/safe_bool.hh"
  36 #include "../../../Utils/Tags.hh"
  37 #include "../AddressExceptions.hh"
  38
  39 //#include "INet4Address.mpp"
  40 ///////////////////////////////hh.p////////////////////////////////////////
  41
  42 namespace senf {
  43
  44     /** \brief IPv4 Internet address
  45
  46         INet4Address represents a simple IP address. It is modelled as a fixed-size
  47         container/sequence of 4 bytes.
  48
  49         The following statements all create the same INet4 address <code>211.194.177.160</code>
  50         \code
  51         // Used to construct constant INet4 addresses
  52         INet4Address(0xD3C2B1A0)
  53
  54         // Construct an INet4 address from it's string representation. All the standard address
  55         // representations are supported
  56         INet4Address::from_string("211.194.177.160")
  57         INet4Address::from_string("211.12759456")
  58
  59         // Construct an INet4 address from raw data. 'from_data' takes an arbitrary iterator (e.g. a
  60         // pointer) as argument. Here we use a fixed array but normally you will need this to build
  61         // an INet4 address in a packet parser
  62         char rawBytes[] = { 0xD3, 0xC2, 0xB1, 0xA0 };
  63         INet4Address::from_data(rawBytes)
  64
  65         // Construct an INet4 address from the standard POSIX representation: a 32-bit integer in
  66         // network byte oder. This is used to interface with POSIX routines
  67         struct sockaddr_in saddr = ...;
  68         INet4Address::from_inaddr(saddr.sin_addr.s_addr)
  69         \endcode
  70
  71         Since INet4Address is based on \c boost::array, you can access the raw data bytes of the
  72         address (in network byte order) using \c begin(), \c end() or \c operator[]
  73         \code
  74         INet4Address ina = ...;
  75         Packet::iterator i = ...;
  76         std::copy(ina.begin(), ina.end(), i); // Copies 4 bytes
  77         \endcode
  78
  79         \see CheckINet4Network \n INet4Network
  80
  81         \implementation We awkwardly need to use static named constructors (<tt>from_</tt> members)
  82             instead of ordinarily overloaded constructors for one simple reason: <tt>char *</tt>
  83             doubles as string literal and as arbitrary data iterator. The iterator constructor can
  84             therefore not be distinguished from initialization with a string literal. Therefore we
  85             need to disambiguate using the named constructors.
  86
  87         \ingroup addr_group
  88       */
  89     class INet4Address
  90         : public boost::array<boost::uint8_t,4>,
  91           public comparable_safe_bool<INet4Address>
  92     {
  93     public:
  94         ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  95         // Types
  96
  97         typedef uint32_t address_type;  ///< Address representation as number in host byte order
  98         typedef uint32_t inaddr_type;   ///< Legacy address representation in network byte order
  99
 100         static INet4Address const None; ///< The empty (0) address
 101         static INet4Address const Loopback; ///< The loopback (127.0.0.1) address
 102         static INet4Address const Broadcast; ////< The global broadcast (255.255.255.255) address
 103
 104         ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 105         ///\name Structors and default members
 106         ///@{
 107
 108         INet4Address();                 ///< Construct an empty address
 109         explicit INet4Address(senf::NoInit_t); ///< Construct uninitialized (!) address
 110         explicit INet4Address(address_type value);
 111                                         ///< Construct an address constant
 112
 113         static INet4Address from_string(std::string const & s);
 114                                         ///< Convert string to address
 115                                         /**< This member will try to convert the given string into
 116                                              an IP address. from_string() supports all standard IP
 117                                              literal representations as well as hostnames.
 118                                              \attention This call may block if \a s represents a
 119                                                  hostname which must be looked up via some network
 120                                                  protocol like DNS or NIS
 121                                              \throws AddressSyntaxException if the address cannot be
 122                                                  converted for some reason
 123                                              \param[in] s Address literal or hostname */
 124
 125         template <class InputIterator>
 126         static INet4Address from_data(InputIterator i);
 127                                         ///< Construct address from 4 bytes of raw data
 128                                         /**< from_data will build an address from 4 bytes of raw
 129                                              data as accessed by the iterator. The data must be in
 130                                              network byte order. */
 131         static INet4Address from_inaddr(inaddr_type v);
 132                                         ///< Construct address from integer in network byte order
 133                                         /**< This call is used when interfacing with other legacy
 134                                              code to convert a network byte order address in an
 135                                              integer number into an INet4Address. */
 136
 137         ///@}
 138         ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 139         ///\name Accessors
 140         ///@{
 141
 142         bool local() const;             ///< \c true, if address is locally administered
 143                                         /**< This call checks, if the address is within one of the
 144                                              IANA private ranges. */
 145         bool loopback() const;          ///< \c true, if address is within the loopback network
 146                                         /**< Checks, whether the address is in the IANA loopback
 147                                              network 10.0.0.0/8 */
 148         bool multicast() const;         ///< \c true, if address is a multicast address
 149                                         /**< Checks, whether the address is in the 224.0.0.0/4
 150                                              network reserved for multicast addresses by the
 151                                              IANA. */
 152         bool broadcast() const;         ///< \c true, if address is 255.255.255.255
 153         bool boolean_test() const;      ///< \c true, if address is non-empty (!= 0.0.0.0)
 154
 155         inaddr_type inaddr() const;     ///< Return the raw network byte order address
 156                                         /**< This member is used to interact with legacy code.
 157                                              \return */
 158         address_type address() const;   ///< Return address represented as integer number
 159                                         /**< This member returns the address as an integer number in
 160                                              host byte order. This representation allows simple
 161                                              network math operations. */
 162         std::string toString() const;
 163                                         ///< get the string representation of this INet4Address
 164
 165         ////@}
 166
 167     private:
 168         enum InAddr_t { IsInAddr };
 169         INet4Address(inaddr_type addr, InAddr_t);
 170         inaddr_type & iref();
 171         inaddr_type iref() const;
 172     };
 173
 174     /** \brief Output INet4Address instance as it's string representation
 175         \related INet4Address
 176      */
 177     std::ostream & operator<<(std::ostream & os, INet4Address const & addr);
 178     /** \brief Try to initialize INet4Address instance from a string representation
 179         sets std::ios::failbit on the stream if an error occurred
 180         \see INet4Address from_string()
 181         \related INet4Address
 182      */
 183     std::istream & operator>>(std::istream & os, INet4Address & addr);
 184
 185     /** \brief CHeck INet4Address against a fixed network prefix
 186
 187         This helper allows to easily and efficiently check an INet4Address against an arbitrary but
 188         constant network prefix. The network prefix is represented by
 189
 190         \par ""
 191             <tt>senf::CheckINet4Network<</tt> <i>addr</i> <tt>,</tt> <i>prefix-len</i> <tt>></tt>
 192
 193         Where \a addr is the v4 Internet address as a 32-bit unsigned integer number in host byte
 194         order and \a prefix_len is the length of the network prefix. The class exposes a single
 195         static member <tt>match(</tt> <i>addr</i> <tt>)</tt> which matches the INet4Address \a addr
 196         against the prefix:
 197
 198         \code
 199         if (senf::CheckINet4Network<0x7F000000u,8u>::match(addr)) {
 200             // 'addr' is within the 127.0.0.0/8 loopback network
 201             ...
 202         }
 203         \endcode
 204
 205         \implementation This is implemented the way it is so the syntax is identical to the
 206             CheckINet6Network syntax.
 207      */
 208     template <boost::uint32_t address, unsigned prefix_len>
 209     class CheckINet4Network
 210     {
 211     public:
 212         static bool match(INet4Address const & addr);
 213     };
 214
 215     /** \brief IPv4 network prefix
 216
 217         This class represents an IPv4 network prefix in CIDR notation.
 218       */
 219     class INet4Network
 220         : public boost::equality_comparable<INet4Network>,
 221           public comparable_safe_bool<INet4Network>
 222     {
 223     public:
 224         ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 225         ///\name Structors and default members
 226         ///@{
 227
 228         INet4Network();                 ///< Construct empty (0.0.0.0/0) network
 229         INet4Network(INet4Address address, unsigned prefix_len);
 230                                         ///< Construct network from given address and prefix length
 231         explicit INet4Network(std::string s); ///< Construct network from CIDR notation
 232
 233         ///@}
 234         ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 235
 236         INet4Address const & address() const; ///< Get the networks address
 237         unsigned prefix_len() const;    ///< Get the networks prefix length
 238
 239         bool boolean_test() const;      ///< \c true, if INet4Network is non-empty
 240         bool operator==(INet4Network const & other) const;
 241                                         ///< Compare to networks for equality
 242
 243         bool match(INet4Address addr) const; ///< \c true, if the network includes \a addr
 244         bool match(INet4Network net) const; ///< \c true, if the network includes \a net
 245                                         /**< The is true, if \a net is sub-network (or the same as)
 246                                              \c this. */
 247
 248         INet4Address host(boost::uint32_t number); ///< Return the host with the given number
 249                                         /**< Returns the host with the given number within the
 250                                              network. If the number is larger than the maximum
 251                                              host number in the network, it is truncated. So \c
 252                                              host(0) is the networks own address, \c host(1)
 253                                              customarily is the default router and \c host(-1) is
 254                                              the broadcast address. */
 255
 256         INet4Network subnet(boost::uint32_t net, unsigned prefix_len);
 257                                         ///< Return the given subnet of \c this
 258                                         /**< The returned INet4Network will be a subnet of \c this
 259                                              with the given network number. The network number is
 260                                              comprised by the bits above \a prefix_len:
 261                                              \code
 262                                              INet4Network("192.168.0.0/16").subnet(111u,24u) == INet4Network("192.168.111.0/24")
 263                                              INet4Network("192.168.111.0/24").subnet(1u,28u) == INet4Network("192.168.111.16/28")
 264                                              \endcode
 265                                              \param[in] net network number
 266                                              \param[in] prefix_len length of subnet prefix */
 267
 268     protected:
 269
 270     private:
 271         boost::uint32_t mask() const;
 272
 273         unsigned prefix_len_;
 274         INet4Address address_;
 275     };
 276
 277     /** \brief Output INet4Network instance as it's string representation
 278         \related INet4Network
 279      */
 280     std::ostream & operator<<(std::ostream & os, INet4Network const & addr);
 281
 282 }
 283
 284 ///////////////////////////////hh.e////////////////////////////////////////
 285 #include "INet4Address.cci"
 286 #include "INet4Address.ct"
 287 #include "INet4Address.cti"
 288 #endif
 289
 290
 291 // Local Variables:
 292 // mode: c++
 293 // fill-column: 100
 294 // comment-column: 40
 295 // c-file-style: "senf"
 296 // indent-tabs-mode: nil
 297 // ispell-local-dictionary: "american"
 298 // compile-command: "scons -u test"
 299 // End: