IPV4地址与int类型之间的转换

偏执的太偏执、 2022-12-20 15:59 157阅读 0赞

### 0 前言 ###

IP地址（IPV4）是一个32位的二进制数，通常被分割为4个“8位二进制数”（也就是4个字节）。IP地址（IPV4）通常用“点分十进制”表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。例：点分十进IP地址（100.4.5.6），实际上是32位二进制数（01100100.00000100.00000101.00000110）。

即ip 地址（IPV4）本身就是一个32位的二进制数，只是通常被以 a.b.c.d 的形式表示而已。

### 1 为什么要转换 ###

其实就是时间换空间的一种方式。如果把IP地址（IPV4）用String类型表示的话，那么会占用 7 (如0.0.0.0) 到 15 (如 255.255.255.255) 个字节，而用 int 类型表示的话只需要 4 个字节！

### 2 能否直接转换 ###

直接能够想到的方式是把网段之间的“.”去掉，组成一个长数字就行。但是在“255.255.255.255”地址时，去掉“.”的数字是`255255255255`，大于int能够表示的最大数字，所以，真正使用的时候，只能使用长整型Long型。但是这种方式有两个严重的问题：

*  单向转换：只适合那种需要从 IPv4 到数字单向转换的场景，如果想要转回来，就不容易了，比如：“192.168.10.10” 和 “192.168.101.0” 转换成数字都是 1921681010，想要从数字转换会IP地址，就会有歧义，除非搭配某些约定规则才能实现
 *  转换之后存在歧义：也是第一条中说的，两个IP地址转换得到同一个数字，如果在需要IP比较的场景，就容易出现问题了。

### 3 位移转换 ###

既然直接去掉`“.”`有歧义的问题，那就将4段数字分开存储，IPv4的某段数字取值范围是0~255，也就是2^8个数字，恰巧int类型占32个字节，那通过简单的移位和或运算，就能得到最后的结果，而且支持从int到IPv4的转换。

比如：192.168.30.68，计算结果就是：

192 << 24 | 168 << 16 | 30 << 8 | 68 = 0b11000000101010000001111001000100 = -1062724028

逆向转换就是：

((-1062724028 >> 24) & 0xFF) + "." + ((-1062724028 >> 16) & 0xFF) + "." + ((-1062724028 >> 8) & 0xFF) + "." + (-1062724028 & 0xFF) = "192.168.30.68"

用代码将这两种转换在介绍下：

*  IP地址（IPV4）转换为int类型

/** * 将IP地址（IPV4）字符串转换为 int类型的数字 * * 思路:将 IP地址（IPV4）的每一段数字转为 8 位二进制数，并将它们放在结果的适当位置上 * * @param IP地址（IPV4） 字符串，如 127.0.0.1 * @return IP地址（IPV4） 字符串对应的 int值 */
    public static int ipv4ToInt(String ipv4_string) { 
    	// 取 ip 的各段
        String[] ipSlices = ipv4_string.split("\\.");
        
        int result = 0;
        
        for (int i = 0; i < ipSlices.length; i++) { 
            // 将 ip 的每一段解析为 int，并根据位置左移 8 位
            int intSlice = Integer.parseInt(ipSlices[i]) << 8 * i;
            
            // 求或
            result = result | intSlice;
        }
        
        return result;
    }

*  int类型转换为IP地址（IPV4）

/** * 将 int类型的数字转换为IP地址（IPV4）字符串 * * @param ipv4_int 用 int表示的IP地址（IPV4）字符串 * @return IP地址（IPV4）字符串，如 127.0.0.1 */
    public static String intToIpv4(int ipv4_int) { 
    	String[] ipString = new String[4];
    
        for (int i = 0; i < 4; i++) { 
            // 每 8 位为一段，这里取当前要处理的最高位的位置
            int pos = i * 8;
            
            // 取当前处理的 ip 段的值
            int and = ipv4_int & (255 << pos);
            
            // 将当前 ip 段转换为 0 ~ 255 的数字，注意这里必须使用无符号右移
            ipString[i] = String.valueOf(and >>> pos);
        }
        
        return String.join(".", ipString);
    }

### 4 参考文档 ###

【1】[IPv4 与 int 之间互相转换][IPv4 _ int]  
【2】[IP地址（IPV4）与int类型之间的转换][IP_IPV4_int]

[IPv4 _ int]: https://blog.csdn.net/liuxinghao/article/details/107475967?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-title-2&spm=1001.2101.3001.4242
[IP_IPV4_int]: https://blog.csdn.net/qq_29229567/article/details/88735540