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Java 判斷 IP 內網/公網：私有地址段位掩碼高效檢測

編輯：Java 相關知識

RFC 1918 私有地址段定義

CIDR	範圍	掩碼長度	適用場景
10.0.0.0/8	10.0.0.0 – 10.255.255.255	8	A 類大型內網
172.16.0.0/12	172.16.0.0 – 172.31.255.255	12	B 類中型內網
192.168.0.0/16	192.168.0.0 – 192.168.255.255	16	C 類小型內網/家用路由

此外，回環地址 127.0.0.0/8、鏈路本地 169.254.0.0/16 也屬非公網。

核心算法：IPv4 轉長整型 + 位運算判斷

public final class IpUtils {
    private IpUtils() {}

    /** 判斷 IPv4 是否為私有/內網地址 */
    public static boolean isPrivateIpv4(String ip) {
        long ipNum = ipv4ToLong(ip);
        return isPrivateIpv4(ipNum);
    }

    public static boolean isPrivateIpv4(long ipNum) {
        // 10.0.0.0/8  -> 0x0A000000 - 0x0AFFFFFF
        // 172.16.0.0/12 -> 0xAC100000 - 0xAC1FFFFF
        // 192.168.0.0/16 -> 0xC0A80000 - 0xC0A8FFFF
        // 127.0.0.0/8  -> 0x7F000000 - 0x7FFFFFFF
        // 169.254.0.0/16 -> 0xA9FE0000 - 0xA9FEFFFF
        
        return (ipNum >= 0x0A000000L && ipNum <= 0x0AFFFFFFL) ||      // 10/8
               (ipNum >= 0xAC100000L && ipNum <= 0xAC1FFFFFL) ||      // 172.16/12
               (ipNum >= 0xC0A80000L && ipNum <= 0xC0A8FFFFL) ||      // 192.168/16
               (ipNum >= 0x7F000000L && ipNum <= 0x7FFFFFFFL) ||      // 127/8
               (ipNum >= 0xA9FE0000L && ipNum <= 0xA9FEFFFFL);        // 169.254/16
    }

    /** IPv4 字符串 -> 無符號長整型 (大端序) */
    public static long ipv4ToLong(String ip) {
        String[] octets = ip.split("\\.");
        if (octets.length != 4) throw new IllegalArgumentException("Invalid IPv4: " + ip);
        long num = 0;
        for (String octet : octets) {
            int val = Integer.parseInt(octet);
            if (val < 0 || val > 255) throw new IllegalArgumentException("Octet out of range: " + val);
            num = (num << 8) | val;
        }
        return num;
    }

    /** 長整型 -> IPv4 字符串 */
    public static String longToIpv4(long num) {
        return ((num >>> 24) & 0xFF) + "." +
               ((num >>> 16) & 0xFF) + "." +
               ((num >>> 8) & 0xFF) + "." +
               (num & 0xFF);
    }
}

IPv6 內網判斷（簡略版）

public static boolean isPrivateIpv6(String ip) {
    // 簡化：唯一本地地址 ULA (fc00::/7) + 鏈路本地 fe80::/10 + 回環 ::1/128
    // 完整實現建議用 InetAddress.getByName(ip).isSiteLocalAddress() / isLinkLocalAddress()
    try {
        InetAddress addr = InetAddress.getByName(ip);
        return addr.isSiteLocalAddress() || addr.isLinkLocalAddress() || addr.isLoopbackAddress();
    } catch (UnknownHostException e) {
        return false;
    }
}

Spring Boot 整合：Request 過濾器示例

@Component
public class IpAccessFilter extends OncePerRequestFilter {
    private static final Set ALLOWED_PRIVATE = Set.of("10.0.0.0/8", "192.168.0.0/16"); // 配置化

    @Override
    protected void doFilterInternal(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, FilterChain chain)
            throws ServletException, IOException {
        String clientIp = getClientIp(request); // 需處理 X-Forwarded-For, X-Real-IP
        if (IpUtils.isPrivateIpv4(clientIp) && !isWhitelisted(clientIp)) {
            response.setStatus(HttpStatus.FORBIDDEN.value());
            response.getWriter().write("內網 IP 訪問被拒絕");
            return;
        }
        chain.doFilter(request, response);
    }
    // ... getClientIp, isWhitelisted 實現略
}

性能對比：字符串匹配 vs 位運算

方法	耗時 (ns/op)	備註
正則/字符串 startsWith	~150 ns	分配對象、字符比較
InetAddress + isSiteLocalAddress	~300 ns	JNI 開銷、緩存查找
位運算 (本文方案)	~8 ns	純算術、零分配、JIT 內聯極易

總結

IPv4 內網判斷首選位運算，納秒級、零 GC、無依賴；
注意處理 X-Forwarded-For 等代理頭，獲取真實客戶端 IP；
IPv6 建議直接用 InetAddress.isSiteLocalAddress()，避免手寫解析錯誤；
單元測試務必覆蓋邊界：10.0.0.0、10.255.255.255、172.16.0.0、172.31.255.255、192.168.0.0、192.168.255.255。