サブネットマスクの計算

今のJavaプログラマのほとんどがビット演算のコードを書くことはしないだろう。
サブネットマスクより、ＩＰアドレスの妥当性を検査するためのユーティリティクラスを書いてみた。



import java.math.BigInteger;

public final class NetAddressUtil{
   private NetAddressUtil(){}
   /**
    * サブネットマスク検査.
    * 検査したいＩＰアドレス、セグメントＩＰアドレス、マスク長を指定して、
    * サブネットマスクしたＩＰアドレスの範囲であるかを検査する。
    * @param ipaddr 検査したいＩＰアドレス文字列、"xxx.xxx.xxx.xxx" 形式
    * @param segaddr セグメントＩＰアドレス、"xxx.xxx.xxx.xxx" 形式
    * @param len マスク長、1～32
    * @return true=OK,false=NG
    */
   public static boolean isScorp(String ipaddr,String segaddr,int len){
      byte bmask = getMask(len);
      byte bseg = addrTobyte(segaddr);
      BigInteger minBigInt = new BigInteger(byteAND(bseg,bmask));
      byte bmax = byteOR(bseg,byteXOR(bmask,addrTobyte("255.255.255.255"))); 
      BigInteger maxBigInt = new BigInteger(bmax);
      BigInteger bchk = new BigInteger(addrTobyte(ipaddr));
      return minBigInt.compareTo(bchk) <= 0 && bchk.compareTo(maxBigInt) <= 0 ? true : false;
   }
   /**
    * サブネットマスクした値の最小アドレスを返す。
    * （例）
    * 192.168.87.22 とマスク長 24 を指定した場合、192.168.87.0 を byte で返す
    * @param segaddr IPアドレス"xxx.xxx.xxx.xxx" 形式
    * @param len マスク長、1～32
    * @return 最小アドレスbyte
    */
   public static byte minSegment(String segaddr,int len){
      byte bmask = getMask(len);
      byte bseg = addrTobyte(segaddr);
      byte bw = byteAND(bseg,bmask);
      if (bw[0]==0 && bw[1]==0 && bw[2]==0 && bw[3]==0){
         byte b = {0,0,0,0};
         byte br = new byte[4];
         int p = b.length > 4 ? 1 : 0;
         for(int i=0;i < br.length;i++,p++){
            br[i] = b[p];
         }
         return br;
      }
      byte b = new BigInteger(1,bw).toByteArray();
      byte br = new byte[4];
      int p = b.length > 4 ? 1 : 0;
      for(int i=0;i < br.length;i++,p++){
         br[i] = b[p];
      }
      return br;
   }
   /**
    * サブネットマスクした値の最大アドレスを返す。
    * （例）
    * 192.168.87.22 とマスク長 24 を指定した場合、192.168.87.255 を byte で返す
    * @param segaddr IPアドレス"xxx.xxx.xxx.xxx" 形式
    * @param len マスク長、1～32
    * @return 最大アドレスbyte
    */
   public static byte maxSegment(String segaddr,int len){
      byte bmask = getMask(len);
      byte bseg = addrTobyte(segaddr);
      byte bmax = byteOR(bseg,byteXOR(bmask,addrTobyte("255.255.255.255")));
      byte b = new BigInteger(1,bmax).toByteArray();
      byte br = new byte[4];
      int p = b.length > 4 ? 1 : 0;
      for(int i=0;i < br.length;i++,p++){
         br[i] = b[p];
      }
      return br;
   }
   /**
    * マスク値で、有効アドレス数を求める
    * @param len len マスク長、1～32
    * @return 有効アドレス数
    */
   public static long countSegment(int len){
      byte bmask = getMask(len);
      byte bseg = new byte{-1,-1,-1,-1};
      byte bx = new BigInteger(1
                    ,byteOR(bseg,byteXOR(bmask,addrTobyte("255.255.255.255"))))
                 .toByteArray();
      byte bw = byteAND(bseg,bmask);
      if (bw[0]==0 && bw[1]==0 && bw[2]==0 && bw[3]==0){
         byte b = {0,0,0,0};
         byte br = new byte[4];
         int p = b.length > 4 ? 1 : 0;
         for(int i=0;i < br.length;i++,p++){
            br[i] = b[p];
         }
         byte bmax = new byte[4];
         byte bmin = new byte[4];
         int k = bx.length > 4 ? 1 : 0;
         for(int i=0;i < bmax.length;i++,k++){
            bmax[i] = bx[k];
            bmin[i] = br[k];
         }
         BigInteger bigintMax = new BigInteger(1,bmax);
         BigInteger bigintMin = new BigInteger(1,bmin);
         return bigintMax.longValue() - bigintMin.longValue() + 1;
      }
      byte bn = new BigInteger(1,bw).toByteArray();
      byte bmax = new byte[4];
      byte bmin = new byte[4];
      int p = bx.length > 4 ? 1 : 0;
      for(int i=0;i < bmax.length;i++,p++){
         bmax[i] = bx[p];
         bmin[i] = bn[p];
      }
      BigInteger bigintMax = new BigInteger(1,bmax);
      BigInteger bigintMin = new BigInteger(1,bmin);
      return bigintMax.longValue() - bigintMin.longValue() + 1;
   }
   /**
    * ＩＰアドレス文字列、"xxx.xxx.xxx.xxx" → byte.
    * @param s ＩＰアドレス文字列
    * @return byte
    */
   public static byte addrTobyte(String s){
      String sp = s.split("\\.");
      byte b = new byte[4];
      for(int i=0;i < 4;i++){
         b[i] = (byte)(Integer.parseInt(sp[i]));
      }
      return b;
   }

   /**
    * マスク長→サブネットマスク byte
    * @param n マスク長
    * @return サブネットマスク byte
    */
   public static byte getMask(int n){
      byte b = new BigInteger(1,new byte{-1,-1,-1,-1})
                           .shiftRight(n)
                           .xor(new BigInteger(1,new byte{-1,-1,-1,-1}))
                           .toByteArray();
      byte br = new byte[4];
      for(int i=0;i < br.length;i++){
         br[i] = b[i+1];
      }
      return br;
   }
   static byte byteAND(byte b1,byte b2){
      byte r = new byte[b1.length];
      for(int i=0;i < r.length;i++){
         r[i] = (byte)(b1[i] & b2[i]);
      }
      return r;
   }
   static byte byteOR(byte b1,byte b2){
      byte r = new byte[b1.length];
      for(int i=0;i < r.length;i++){
         r[i] = (byte)(b1[i] | b2[i]);
      }
      return r;
   }
   static byte byteXOR(byte b1,byte b2){
      byte[] r = new byte[b1.length];
      for(int i=0;i < r.length;i++){
         r[i] = (byte)(b1[i] ^ b2[i]);
      }
      return r;
   }
}