CIDR网络地址、广播地址、网段区间计算说明与计算工具

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好久没有看计算网络，感觉已经完全返给老师了。

最近，有同事遇到个问题，网络一直不对，又开始重新看一下。

相信很多朋友长时间不看也忘了，所以，这里记录一下，并提供了一个工具类用来计算相关值。

希望帮助新学习的朋友学习、已经忘了的朋友重新回忆。

觉得自己理解到位的朋友，可以尝试一下下面的问题。

问题

我的IPv4地址是：172.17.1.6，子网掩码是：255.255.252.0

请问：

我和172.17.0.6在同一网段吗？172.17.2.6呢？172.17.3.6呢？172.17.4.6呢？我所在网络的网络地址是多少？网络位数是多少？我所在网络的广播地址是多少？我所在网络的最小主机IP地址是多少？我所在的网络最大主机IP地址是多少？

上面的问题你能回答几个？答对了几个？

参考答案 172.17.1.6和172.17.0.6、172.17.2.6、172.17.3.6是同一网段，和172.17.4.6不是同一网段我所在网络的网络地址：10101100000100010000000000000000(172.17.0.0/22)我所在网络的广播地址：10101100000100010000001111111111(172.17.3.255)我所在网络的最小主机IP地址：10101100000100010000000000000001(172.17.0.1)我所在的网络最大主机IP地址：10101100000100010000001111111110(172.17.3.254) 答案解析

首先算网络地址: 我的IP & 子网掩码就是我所在的网络地址： 我的地址：10101100000100010000000100000110(172.17.1.6) 子网掩码：11111111111111111111110000000000(255.255.252.0) 与有0为0：10101100000100010000000000000000(172.17.0.0)

网络位数，数子网掩码前面1的个数:22，因此网络号可以写成：172.17.0.0/22，很多网策支持这样配置。

广播地址是主机位全为1的地址，因此把网络地址中的主机位全换为1即可： 网络位数是22，所以主机位是10位：10101100000100010000001111111111(172.17.3.255)

最小的主机地址是网络地址+1：10101100000100010000000000000001(172.17.0.1) 最大的主机地址是广播地址-1：10101100000100010000001111111110(172.17.3.254)

有了最小的主机地址和最大的主机地址，现在再看第一个问题，是不是清晰了。

这其中最大的误区就是，一晃眼就认为172.17.1.6的网段是172.17.1.0 这是没有CIDR，在子网掩码为：255.255.255.0时才成立

计算工具 package vip.meet.network.ip; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; import java.math.BigInteger; /** * CIDR * 网络中: * 全为0的是:网络地址(最小地址) * 全为1的是:广播地址(最大地址) * 最小可用地址=网络地址+1 * 最大可用地址=广播地址-1 * <p> * 私有地址: * A类地址范围:10.0.0-10.255.255.255 * B类地址范围:172.16.0.0-172.31.255.555 * C类地址范围:192.168.0.0-192.168.255.255 */ @Slf4j public class IpCalculateHelper { /** * 根据主机IP和子网掩码计算网络地址 ip & mask * <p> * 198.1.33.205 :11000110000000010010000111001101 * 255.255.252.0:11111111111111111111110000000000 * & * 198.1.32.0/22:11000110000000010010000000000000 * * @param netIp 要计算的ip 198.1.33.205 * @param mask 子网掩码 255.255.252.0 * @return 网络地址 198.1.32.0 */ public static String getIPV4CIDRNet(String netIp, String mask) { String ipv4CIDRBinary = getIPV4CIDRBinary(netIp, mask); return binaryIp2NetIp(ipv4CIDRBinary); } /** * 获取网络二进制地址 * * @param netIp 198.1.33.205 * @param mask 55.255.252.0 * @return 11000110000000010010000000000000 */ public static String getIPV4CIDRBinary(String netIp, String mask) { BigInteger ipBin = new BigInteger(getIPBinary(netIp), 2); BigInteger maskBin = new BigInteger(getIPBinary(mask), 2); BigInteger result = ipBin.and(maskBin); String string = result.toString(2); return "0".repeat(32 - string.length()) + string; } /** * 二进制转ip转网络ip * * @param binaryIp 二进制ip 11000110000000010010000000000000 * @return ip 198.1.32.0 */ public static String binaryIp2NetIp(String binaryIp) { int length = binaryIp.length(); if (length > 32) { throw new RuntimeException("非法ip长度:" + binaryIp); } String pad = "0".repeat(32 - length) + binaryIp; return Integer.valueOf(pad.substring(0, 8), 2) + "." + Integer.valueOf(pad.substring(8, 16), 2) + "." + Integer.valueOf(pad.substring(16, 24), 2) + "." + Integer.valueOf(pad.substring(24), 2); } /** * 二进制ip转ip * * @param netIp 198.1.32.0 * @return binary ip 二进制ip 11000110000000010010000000000000 */ public static String getIPBinary(String netIp) { String[] parts = netIp.split("\\."); if (parts.length != 4) { throw new RuntimeException("非法ipv4:" + netIp); } StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (String part : parts) { BigInteger integer = new BigInteger(part, 10); String partIp = integer.toString(2); sb.append("0".repeat(8 - partIp.length())).append(partIp); } return sb.toString(); } /** * 根据子网掩码算网络位数 * * @param mask 子网掩码 255.255.252.0 * @return 网络位数 22 */ public static int getNetBitFromMask(String mask) { String binString = getIPBinary(mask); int count = 0; for (int i = 0; i < binString.length(); i++) { if (binString.charAt(i) != '1') { break; } count++; } return count; } /** * 获取二进制子网掩码 * * @param netBit 网络位数 * @return 二进制子网掩码 */ public static String getMaskBinaryFromNetBit(int netBit) { if (netBit < 1 || netBit >= 32) { throw new RuntimeException("非法网络位数:" + netBit); } return "1".repeat(netBit) + "0".repeat(32 - netBit); } /** * 获取子网掩码 * * @param netBit 网络位数 * @return 子网掩码 */ public static String getMaskFromNetBit(int netBit) { if (netBit < 1 || netBit >= 32) { throw new RuntimeException("非法网络位数:" + netBit); } String maskBinary = "1".repeat(netBit) + "0".repeat(32 - netBit); return binaryIp2NetIp(maskBinary); } /** * 获取广播地址 * * @param binaryCIDR cidr网络 11000110000000010010000000000000 * @param netBit 网络位数 22 * @return 广播地址 11000110000000010010001111111111 */ public static String getBroadcast(String binaryCIDR, int netBit) { if (netBit < 1 || netBit >= 32) { throw new RuntimeException("非法网络位数:" + netBit); } return binaryCIDR.substring(0, netBit) + "1".repeat(32 - netBit); } /** * 计算最小主机地址 * * @param binaryCIDR CIDR网络地址 11000110000000010010000000000000 * @return 最小主机地址 1100011000000001001000000000000 */ public static String minHostIp(String binaryCIDR) { return binaryCIDR.substring(0, 31) + "1"; } /** * 最大主机地址 * * @param binaryCIDR CIDR网络地址 11000110000000010010000000000000 * @param netBit 网络位数 22 * @return 最大主机地址 11000110000000010010001111111110 */ public static String maxHostIp(String binaryCIDR, int netBit) { if (netBit < 1 || netBit >= 32) { throw new RuntimeException("非法网络位数:" + netBit); } return binaryCIDR.substring(0, netBit) + "1".repeat(31 - netBit) + "0"; } public static void printNetInfo(String netIp, int netBit) { if (netBit < 1 || netBit >= 32) { throw new RuntimeException("非法网络位数:" + netBit); } String mask = getMaskFromNetBit(netBit); printNetInfo(netIp, netBit, mask); } public static void printNetInfo(String netIp, String mask) { int netBit = getNetBitFromMask(mask); printNetInfo(netIp, netBit, mask); } public static void printNetInfo(String netIp, Integer netBit, String mask) { if (netBit == null) { netBit = getNetBitFromMask(mask); } if (netBit < 1 || netBit >= 32) { throw new RuntimeException("非法网络位数:" + netBit); } String ipBinary = getIPBinary(netIp); System.out.printf("二进制IP:%s(%s)\n", ipBinary, netIp); String maskBinary = getIPBinary(mask); System.out.printf(" 掩码IP:%s(%s)\n", maskBinary, mask); String ipv4CIDRBinary = getIPV4CIDRBinary(netIp, mask); System.out.printf(" 网络IP:%s(%s/%d)\n", ipv4CIDRBinary, binaryIp2NetIp(ipv4CIDRBinary), netBit); String broadcast = getBroadcast(ipv4CIDRBinary, netBit); System.out.printf(" 广播IP:%s(%s)\n", broadcast, binaryIp2NetIp(broadcast)); String min = minHostIp(ipv4CIDRBinary); System.out.printf(" 最小HIP:%s(%s)\n", min, binaryIp2NetIp(min)); String max = maxHostIp(ipv4CIDRBinary, netBit); System.out.printf(" 最大HIP:%s(%s)\n", max, binaryIp2NetIp(max)); } } 测试 @Test public void printNetInfo() { IpCalculateHelper.printNetInfo("10.2.2.7", 20); System.out.println("--------------"); IpCalculateHelper.printNetInfo("172.17.1.6", "255.255.252.0"); System.out.println("--------------"); IpCalculateHelper.printNetInfo("192.168.3.3", 21); }