局域网环境下工控设备如何快速设置IP（C++)

背景

• 在 不同子网 下，设备与主机通信会受阻。
• 相机本身 不支持 DHCP/Auto IP，因此必须手动指定相机 IP。
• 为保证通信，需将 相机 IP 与网卡 IP 放在同一子网。

需求

• 自动为相机分配一个 与网卡同一子网 的 IP。
• 避免与现有设备 IP 冲突。

方案演进

1. 直接网卡 IP + 1

• 最简单实现：取 adapterIp + 1 作为候选地址。
• 在典型场景（单网卡对应单相机）下，简单、快速、无感知。
• 缺点：如果 +1 的地址刚好被占用，会产生冲突风险。

1. 线性探测（已弃用，太复杂，用不太到）

• 遍历整个子网（netAddr+1 ~ bcast-1），逐个检测可用性。
• 优点：理论上能找到真正未被占用的地址。
• 缺点：大子网下效率极低（如 /16 子网需要探测 65k 地址）。

1. 最终采用方案：直接 IP + 1 + 有限重试

• 在“直接 +1”基础上，增加 有限次重试（+2、+3 …）。
• 可在少量尝试内找到可用 IP，避免线性探测的低效。
• 适合当前“单网卡对应单设备”的应用环境

具体方案

1. 获取信息

• 读取 网卡 IP 和子网掩码 (adapterIp, adapterMask)。
• 读取 相机 IP 和子网掩码 (cameraIp, cameraMask)。

2. 判断是否同网段

bool isSameSubnet = ((adapterIp & adapterMask) == (cameraIp & adapterMask));
​
if (isSameSubnet) {
    return Success; // 已在同网段，无需修改
}

3. 候选 IP 生成逻辑

1. IP+1 + 有限重试

static unsigned long pickCameraIpNextToAdapter(unsigned long adapterIp, unsigned long adapterMask)
{
    //在做线性探测时，需要注意网络序和主机序的转换
    const quint32 hostMask = ~adapterMask;
    const quint32 netPart = adapterIp & adapterMask;
    const quint32 hostPart = adapterIp & hostMask;
    const quint32 bcastHost = hostMask;         // 广播主机位（全1）
    const quint32 netHost = 0;                // 网络地址主机位（全0）
​
    // 默认尝试：主机位 +1
    quint32 candHost = (hostPart + 1) & hostMask;
​
    // 规避保留与冲突：0（网络）、全1（广播）、以及与适配器自身相同
    auto isBad = [&](quint32 h) {
        if (h == netHost)   return true;
        if (h == bcastHost) return true;
        if (h == hostPart)  return true;
        return false;
        };
​
    if (isBad(candHost)) {
        // 常见直连场景，给 host=2（例如 x.x.x.2）
        candHost = 2;
        if (isBad(candHost)) {
            // 再兜底给 10（更靠前一些，减少撞边界概率）
            candHost = 10;
            if (isBad(candHost)) {
                // 最后线性探测一个可用主机位（理论上单设备不会走到这）
                for (quint32 h = 1; h < bcastHost; ++h) {
                    if (!isBad(h)) { candHost = h; break; }
                }
            }
        }
    }
​
    return (netPart | candHost);
}

2. 线性探测逻辑（早期方案）

static bool isOccupiedByARP(unsigned long targetIpNetOrder, unsigned long srcIpNetOrder) {
    ULONG mac[2] = { 0 };
    ULONG macLen = 6;
    return SendARP(targetIpNetOrder, srcIpNetOrder, mac, &macLen) == NO_ERROR;
}
​
static unsigned long findFreeIpForAdapter(unsigned long adapterIp, unsigned long adapterMask,unsigned long cameraIp, unsigned long cameraGateway)
{
    //在做线性探测时，需要注意网络序和主机序的转换
    uint32_t ip_h = ntohl(adapterIp);
    uint32_t mask_h = ntohl(adapterMask);
    uint32_t net_h = ip_h & mask_h;
    uint32_t bcast_h = net_h | (~mask_h);
​
    // 从 adapterIp+1 开始扫
    for (uint32_t h = ip_h + 1; h < bcast_h; ++h) {
        unsigned long cand = htonl(h);
        if (cand == adapterIp || cand == cameraIp || cand == cameraGateway)
            continue;
        if (!isOccupiedByARP(cand, cam.adapterIp)) {
            return cand; // 找到可用 IP
        }
    }
    return 0; // 没找到
}
​

• 优点：保证分配到一个真实空闲的地址。
• 缺点：遍历整个子网极耗时，不适合大规模/交互场景。

4. 关键实现要点

1. 字节序：htonl/ntohl 必须统一，避免打印/显示异常 IP。

2. 候选 IP 检查：需跳过网络地址和广播地址。

3. 有限重试：保证简单快速的同时，兼顾一定容错性。

4. 线程与刷新：写入前暂停自动刷新，写入后延迟恢复。