IDEA破解
友链
关于
Java生态
Taketoday

Java判断IP地址是否在指定范围内

2023/06/01

1. 概述

在本教程中，我们将讨论如何使用Java查找IP地址是否在给定范围内。对于这个问题，我们将在整篇文章中考虑所有给定的IP地址都是有效的IPv4(Internet协议版本4)和IPv6(Internet协议版本6)地址。

2. 问题简介

给定一个输入IP地址以及其他两个IP地址作为范围，我们应该能够确定输入的IP地址是否在给定的范围内。

例如：

  • 输入 = 192.220.3.0，范围在192.210.0.0和192.255.0.0之间 输出 = true
  • 输入 = 192.200.0.0，范围在192.210.0.0和192.255.0.0之间 输出 = false

现在，让我们看看使用各种Java库检查给定IP地址是否在范围内的不同方法。

3. IPAddress库

IPAddress库由Sean C Foley编写，支持为广泛的用例处理IPv4和IPv6地址。请务必注意，这个库至少需要Java 8才能运行。

设置这个库很简单。我们需要将ipaddress依赖项添加到我们的pom.xml中：

<dependency>
    <groupId>com.github.seancfoley</groupId>
    <artifactId>ipaddress</artifactId>
    <version>5.3.3</version>
</dependency>

它提供了解决我们的问题所需的以下Java类：

  • IPAddress，将IP地址保存为Java实例
  • IPAddressString，从作为字符串给定的IP构造IPAddress实例
  • IPAddressSeqRange，表示任意范围的IP地址

现在，让我们看一下使用上述类查找IP地址是否在给定范围内的代码：

public static boolean checkIPIsInGivenRange (String inputIP, String rangeStartIP, String rangeEndIP) throws AddressStringException {
    IPAddress startIPAddress = new IPAddressString(rangeStartIP).getAddress();
    IPAddress endIPAddress = new IPAddressString(rangeEndIP).getAddress();
    IPAddressSeqRange ipRange = startIPAddress.toSequentialRange(endIPAddress);
    IPAddress inputIPAddress = new IPAddressString(inputIP).toAddress();

    return ipRange.contains(inputIPAddress);
}

上面的代码适用于IPv4和IPv6地址。IPAddressString参数化构造函数将IP作为字符串来构造IPAddress实例。IPAddressString实例可以使用以下两种方法之一转换为IPAddress：

  • toAddress()
  • toAddress()

getAddress()方法假定给定的IP有效，但toAddress()方法验证输入一次，如果输入无效则抛出AddressStringException。IPAddress类提供了一个toSequentialRange方法，该方法使用开始和结束IP范围构造IPAddressSeqRange实例。

让我们考虑几个使用IPv4和IPv6地址调用checkIPIsInGivenRange的单元测试：

@Test
void givenIPv4Addresses_whenIsInRange_thenReturnsTrue() throws Exception {
    assertTrue(IPWithGivenRangeCheck.checkIPIsInGivenRange("192.220.3.0", "192.210.0.0", "192.255.0.0"));
}

@Test
void givenIPv4Addresses_whenIsNotInRange_thenReturnsFalse() throws Exception {
    assertFalse(IPWithGivenRangeCheck.checkIPIsInGivenRange("192.200.0.0", "192.210.0.0", "192.255.0.0"));
}

@Test
void givenIPv6Addresses_whenIsInRange_thenReturnsTrue() throws Exception {
    assertTrue(IPWithGivenRangeCheck.checkIPIsInGivenRange(
        "2001:db8:85a3::8a03:a:b", "2001:db8:85a3::8a00:ff:ffff", "2001:db8:85a3::8a2e:370:7334"));
}

@Test
void givenIPv6Addresses_whenIsNotInRange_thenReturnsFalse() throws Exception {
    assertFalse(IPWithGivenRangeCheck.checkIPIsInGivenRange(
        "2002:db8:85a3::8a03:a:b", "2001:db8:85a3::8a00:ff:ffff", "2001:db8:85a3::8a2e:370:7334"));
}

4. Commons IP Math

Commons IP Math库提供了用于表示IPv4和IPv6地址和范围的类。它提供了用于处理最常见操作的API，此外，它还提供了用于处理IP范围的比较器和其他实用程序。

我们需要将commons-ip-math依赖项添加到我们的pom.xml中：

<dependency>
    <groupId>com.github.jgonian</groupId>
    <artifactId>commons-ip-math</artifactId>
    <version>1.32</version>
</dependency>

4.1 对于IPv4

该库提供Ipv4和Ipv4Range类，分别用于保存单个IP地址和地址范围作为实例。现在，让我们看一下使用上述类的代码示例：

public static boolean checkIPv4IsInRange (String inputIP, String rangeStartIP, String rangeEndIP) {
    Ipv4 startIPAddress = Ipv4.of(rangeStartIP);
    Ipv4 endIPAddress = Ipv4.of(rangeEndIP);
    Ipv4Range ipRange = Ipv4Range.from(startIPAddress).to(endIPAddress);
    Ipv4 inputIPAddress = Ipv4.of(inputIP);
    return ipRange.contains(inputIPAddress);
}

Ipv4类提供了一个静态方法of()，它使用IP字符串来构造一个Ipv4实例。Ipv4Range类使用构建器设计模式通过使用from()和to()方法指定范围来创建其实例。此外，它还提供了contains()的函数来检查指定范围内是否存在IP地址。

现在让我们对我们的函数运行一些测试：

@Test
void givenIPv4Addresses_whenIsInRange_thenReturnsTrue() throws Exception {
    assertTrue(IPWithGivenRangeCheck.checkIPv4IsInRange("192.220.3.0", "192.210.0.0", "192.255.0.0"));
}

@Test
void givenIPv4Addresses_whenIsNotInRange_thenReturnsFalse() throws Exception {
    assertFalse(IPWithGivenRangeCheck.checkIPv4IsInRange("192.200.0.0", "192.210.0.0", "192.255.0.0"));
}

4.2 对于IPv6

对于IP版本6，该库提供相同的类和函数，但版本号从4→6有所变化。版本6的类是Ipv6和Ipv6Range。

让我们通过使用上述类来看一下IP版本6的代码示例：

public static boolean checkIPv6IsInRange (String inputIP, String rangeStartIP, String rangeEndIP) {
    Ipv6 startIPAddress = Ipv6.of(rangeStartIP);
    Ipv6 endIPAddress = Ipv6.of(rangeEndIP);
    Ipv6Range ipRange = Ipv6Range.from(startIPAddress).to(endIPAddress);
    Ipv6 inputIPAddress = Ipv6.of(inputIP);
    return ipRange.contains(inputIPAddress);
}

现在让我们运行单元测试来检查我们的代码：

@Test
void givenIPv6Addresses_whenIsInRange_thenReturnsTrue() throws Exception {
    assertTrue(IPWithGivenRangeCheck.checkIPv6IsInRange(
        "2001:db8:85a3::8a03:a:b", "2001:db8:85a3::8a00:ff:ffff", "2001:db8:85a3::8a2e:370:7334"));
}

@Test
void givenIPv6Addresses_whenIsNotInRange_thenReturnsFalse() throws Exception {
    assertFalse(IPWithGivenRangeCheck.checkIPv6IsInRange(
        "2002:db8:85a3::8a03:a:b", "2001:db8:85a3::8a00:ff:ffff", "2001:db8:85a3::8a2e:370:7334"));
}

5. 为IPv4使用Java的InetAddress类

IPv4地址是四个1字节值的序列。因此，它可以转换为32位整数。我们可以检查它是否在给定范围内。

Java的InetAddress类表示IP地址并提供获取任何给定主机名的IP的方法。InetAddress的实例表示具有相应主机名的IP地址。

下面是将IPv4地址转换为长整数的Java代码：

long ipToLongInt (InetAddress ipAddress) {
    long resultIP = 0;
    byte[] ipAddressOctets = ipAddress.getAddress();

    for (byte octet : ipAddressOctets) {
        resultIP <<= 8;
        resultIP |= octet & 0xFF;
    }
    return resultIP;
}

通过使用上述方法，让我们检查IP是否在范围内：

public static boolean checkIPv4IsInRangeByConvertingToInt (String inputIP, String rangeStartIP, String rangeEndIP) throws UnknownHostException {
    long startIPAddress = ipToLongInt(InetAddress.getByName(rangeStartIP));
    long endIPAddress = ipToLongInt(InetAddress.getByName(rangeEndIP));
    long inputIPAddress = ipToLongInt(InetAddress.getByName(inputIP));

    return (inputIPAddress >= startIPAddress && inputIPAddress <= endIPAddress);
}

InetAddress类中的getByName()方法将域名或IP地址作为输入，如果无效则抛出UnknownHostException。让我们通过运行单元测试来检查我们的代码：

@Test
void givenIPv4Addresses_whenIsInRange_thenReturnsTrue() throws Exception {
    assertTrue(IPWithGivenRangeCheck.checkIPv4IsInRangeByConvertingToInt("192.220.3.0", "192.210.0.0", "192.255.0.0"));
}

@Test
void givenIPv4Addresses_whenIsNotInRange_thenReturnsFalse() throws Exception {
    assertFalse(IPWithGivenRangeCheck.checkIPv4IsInRangeByConvertingToInt("192.200.0.0", "192.210.0.0", "192.255.0.0"));
}

上述将IP地址转换为整数的逻辑同样适用于IPv6，但它是一个128位的整数。Java语言在原始数据类型中最多支持64位(长整型)。如果我们必须对版本6应用上述逻辑，我们需要使用两个长整数或BigInteger类进行计算。但这将是一个繁琐的过程，并且还涉及复杂的计算。

6. Java IPv6库

Java IPv6库是专门为Java中的IPv6支持和对其执行相关操作而编写的。该库在内部使用两个长整数来存储IPv6地址。它至少需要Java 6才能工作。

我们需要将java-ipv6依赖项添加到我们的pom.xml中：

<dependency>
    <groupId>com.googlecode.java-ipv6</groupId>
    <artifactId>java-ipv6</artifactId>
    <version>0.17</version>
</dependency>

该库提供各种类来处理IPv6地址。以下是帮助我们解决问题的两个：

  • IPv6Address，用于将IPv6表示为Java实例
  • IPv6AddressRange，用于表示连续的IPv6地址范围

让我们看一下使用上述类检查IP是否在给定范围内的代码片段：

public static boolean checkIPv6IsInRangeByIPv6library (String inputIP, String rangeStartIP, String rangeEndIP) {
    IPv6Address startIPAddress = IPv6Address.fromString(rangeStartIP);
    IPv6Address endIPAddress = IPv6Address.fromString(rangeEndIP);
    IPv6AddressRange ipRange = IPv6AddressRange.fromFirstAndLast(startIPAddress, endIPAddress);
    IPv6Address inputIPAddress = IPv6Address.fromString(inputIP);
    return ipRange.contains(inputIPAddress);
}

IPv6Address类为我们提供了各种静态函数来构造其实例：

  • fromString
  • fromInetAddress
  • fromBigInteger
  • fromByteArray
  • fromLongs

以上所有方法都是不言自明的，这有助于我们创建一个IPv6Address实例。IPv6AddressRange有一个名为fromFirstAndLast()的方法，它接收两个IP地址作为输入。此外，它还提供了一个contains()方法，该方法将IPv6Address作为参数并确定它是否存在于指定范围内。

通过调用上面定义的方法，让我们在测试中传递一些示例输入：

@Test
void givenIPv6Addresses_whenIsInRange_thenReturnsTrue() throws Exception {
    assertTrue(IPWithGivenRangeCheck.checkIPv6IsInRangeByIPv6library(
        "fe80::226:2dff:fefa:dcba",
        "fe80::226:2dff:fefa:cd1f",
        "fe80::226:2dff:fefa:ffff"
    ));
}

@Test
void givenIPv6Addresses_whenIsNotInRange_thenReturnsFalse() throws Exception {
    assertFalse(IPWithGivenRangeCheck.checkIPv6IsInRangeByIPv6library(
        "2002:db8:85a3::8a03:a:b",
        "2001:db8:85a3::8a00:ff:ffff",
        "2001:db8:85a3::8a2e:370:7334"
    ));
}

7. 总结

在本文中，我们研究了如何确定给定的IP地址(v4和v6)是否在指定范围内。在各种库的帮助下，我们分析了检查IP地址是否存在，而无需任何复杂的逻辑和计算。

与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。

Show Disqus Comments

Post Directory

扫码关注公众号：Taketoday
发送 290992
即可立即永久解锁本站全部文章