统计两个IP地址之间的IP个数

骑猪看日落 2022-03-07 03:18 216阅读 0赞

# 问题 #

求两个IP地址之间的IP个数，例如192.18.16.1~192.18.16.5，2001:DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417C~2001:DB8:0:23:8:800:200C:417D之间的IP个数？

# 算法 #

import java.math.BigInteger;
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    public class IPCount {
    
        /**
          * IPv4地址转换成数字
          * @param ip
        */
        public long ipv4ToNumber(String ip) {
            long rs = 0;
            if (ip == null || ip.isEmpty()) {
                return rs;
            }
            String[] ips = ip.split("\\.");
            for (int i = 0; i < ips.length; i++) {
                rs += Integer.parseInt(ips[i]) * Math.pow(256, (3 - i));
            }
            return rs;
        }
        
        /**
         * 数字转换成IPv4地址
         * @param number
         * @return
         */
        public String numberToIpv4(long number) {
            String ip = "";
            List<String> ips = new ArrayList<String>();
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                ips.add(String.valueOf(number % 256));
                number = number >> 8;
            }
            for (int i = ips.size() - 1; i >= 0; i--) {
                ip = ip.concat(ips.get(i));
                if (i > 0) {
                    ip = ip.concat(".");
                }
            }
            return ip;
        }
        
        /**
         * IPv6地址转换成数字
         * @param ip
         * @return
         */
        public BigInteger ipv6ToNumber(String ip) {
            String[] ips = ip.split(":");
            BigInteger rs = new BigInteger("0");
            
            for (int i = 0; i < ips.length; i++) {
                BigInteger a = BigInteger.valueOf(Integer.parseInt(ips[i], 16));
                BigInteger b = BigInteger.valueOf(65536).pow(7 - i);
                BigInteger c = a.multiply(b);
                rs = rs.add(c);
            }
            return rs;
        }
        
        /**
         * 数字转换成IPV6地址
         * @param number
         * @return
         */
        public String numberToIpv6(BigInteger number) {
            String ip = "";
            List<String> ips = new ArrayList<String>();
            
            for (int i = 0; i < 8; i++) {
                ips.add(Integer.toHexString(number.divideAndRemainder(BigInteger.valueOf(65536))[1].intValue()));
                number = number.shiftRight(16);
            }
            
            for (int i = ips.size() - 1; i >= 0; i--) {
                ip = ip.concat(ips.get(i));
                if (i > 0) {
                    ip = ip.concat(":");
                }
            }
            return ip;
        }
        
        /**
         * 查找两个IP地址之间的IP
         * @param startIp
         * @param endIp
         * @return
         */
        public List<String> findIPs(String startIp, String endIp) {
            BigInteger startNumber = this.ipv6ToNumber(startIp);
            BigInteger endNumber = this.ipv6ToNumber(endIp).add(BigInteger.valueOf(1));
            List<String> ips = new ArrayList<String>();
            while (startNumber.compareTo(endNumber) < 0) {
                ips.add(this.numberToIpv6(startNumber));
                startNumber = startNumber.add(BigInteger.valueOf(1));
            }
            return ips;
        }
    }

# 原理 #

无论是IPV4还是IPV6，它们其实都是对应整数值，但是为了方面人的理解和分析，对这个整数采用了某种格式化的方式进行表示，比如IPV4是一个32的整数，采用点分十进制的格式表示，IPV6是一个128位的整数，采用冒分十六进制的个数表示，**也就是说对于一个给定的32位整数，可以转换成一个IP地址，同样，对于一个给定的IP地址，可以转换成一个32位的整数，所以计算两个IP地址之间的个数或者IP，其实就是计算两个整数之间有多少个整数**  
只是IPV6对应一个128位的整数，所以使用Java基本的数据类型long是无法存储这么多位的数据的，需要采用了BigInteger