C#驗證IP是否為局域網地址的三種方法

前一陣子有【廣州.NET群】的客戶問起這個問題，說他們需要驗證客戶輸入的網站是否為局域網。其實局域網的IP並沒有確定的定義，只要是局域網中，即可設置為任何一個IP。

但確實存在一個內網保留地址的定義，它會確保公網IPv4的地址不會分配在“內網保留地址”中，該地址定義如下：

1. 10.0.0.0/8，即10.0.0.0-10.255.255.255;
2. 172.16.0.0/12，即172.16.0.0-172.31.255.255;
3. 192.168.0.0/16，即192.168.0.0-192.168.255.255。

客戶澄清，他確實就是想驗證IPv4字符串是否為內網保留地址。

下面我們來想想幾種驗證IPv4地址字符串是否為內網保留地址的方法。

首先寫出該方法的簽名：

bool IsPrivateNetwork(string ipv4Address)
{
}

然后構建測試數據，顯示期待結果：

var testData = new Dictionary<string, bool>
{
	[""] = false, 
	["Not A IP"] = false, 
	["225.5.5.5"] = false,
	["175.10.74.64"] = false,
	["192.168.1.13"] = true,
	["10.10.24.220"] = true, 
	["172.24.1.120"] = true, 
	["172.32.1.120"] = false, 
};

string output = String.Join("\r\n",
	testData.Select(x => $"[{x.Key,12}] Expected: {x.Value,5},\tActual: {IsPrivateNetwork(x.Key),5}"));
	
Console.WriteLine(output);

方法1——StartsWith()

這是最容易想到的方法，用字符串的Substring、StartsWith等方式來實現：

bool IsPrivateNetwork(string ipv4Address)
{
	if (IPAddress.TryParse(ipv4Address, out _))
	{
		if (ipv4Address.StartsWith("192.168.") || ipv4Address.StartsWith("10."))
		{
			return true;
		}

		if (ipv4Address.StartsWith("172."))
		{
			string seg2 = ipv4Address[4..7];
			if (seg2.EndsWith('.') &&
				String.Compare(seg2, "16.") >= 0 &&
				String.Compare(seg2, "31.") <= 0)
			{
				return true;
			}
		}
	}

	return false;
}

注意這種方式在驗證A類網站和C類網站時都非常簡單（確實約大多數客戶都會用這兩種）。B類網絡是個特例，讓這個代碼稍復雜化了，需要多對幾個字符串進行判斷——導致代碼比較復雜。

輸入結果如下：

[            ] Expected: False,  Actual: False
[    Not A IP] Expected: False,  Actual: False
[   225.5.5.5] Expected: False,  Actual: False
[175.10.74.64] Expected: False,  Actual: False
[192.168.1.13] Expected:  True,  Actual:  True
[10.10.24.220] Expected:  True,  Actual:  True
[172.24.1.120] Expected:  True,  Actual:  True
[172.32.1.120] Expected: False,  Actual: False

我覺得這種方法……還挺不錯，關鍵都是很直白的API調用，淺顯易懂，如果我是技術負責人，我多半是允許員工寫這種方式的。

另外如果追求“函數式”，可能可以寫成這個樣子，實現“一行代碼”搞定（效果一樣）：

bool IsPrivateNetwork2(string ipv4Address) => IPAddress.TryParse(ipv4Address, out _) && (
	ipv4Address.StartsWith("192.168.") ||
	ipv4Address.StartsWith("10.") ||
	ipv4Address.StartsWith("172.") && ipv4Address[6] == '.' && int.Parse(ipv4Address[4..6]) switch
	{
		var x when x >= 16 && x <= 31 => true, 
		_ => false
	}
);

方法2——使用IPAddress

.NET是個寶庫，除了可以使用IPAddress類輔助做驗證，實現起來會簡單許多：

bool IsPrivateNetwork3(string ipv4Address)
{
	if (IPAddress.TryParse(ipv4Address, out var ip))
	{
		byte[] ipBytes = ip.GetAddressBytes();
		if (ipBytes[0] == 10) return true;
		if (ipBytes[0] == 172 && ipBytes[1] >= 16 && ipBytes[1] <= 31) return true;
		if (ipBytes[0] == 192 && ipBytes[1] == 168) return true;
	}

	return false;
}

該方式的關鍵是借助IPAddress類的GetAddressBytes()方法，即可非常輕松地完全這個驗證——同時代碼更簡單。

如果追求“函數式”編程，“一行”代碼的版本如下（效果相同）：

bool IsPrivateNetwork(string ipv4Address) => IPAddress.TryParse(ipv4Address, out var ip) && ip.GetAddressBytes() switch 
{
	var x when x[0] == 10 => true, 
	var x when x[0] == 172 && x[1] >= 16 && x[1] <= 31 => true, 
	var x when x[0] == 192 && x[1] == 168 => true, 
	_ => false
};

方法3——使用正則表達式

這種挺麻煩的，但也沒什么好說的，直接上代碼：

bool IsPrivateNetwork(string ipv4Address) => Regex.IsMatch(input, @"(^192\.168\.([0-9]|[0-9][0-9]|[0-2][0-5][0-5])\.([0-9]|[0-9][0-9]|[0-2][0-5][0-5])$)|(^172\.([1][6-9]|[2][0-9]|[3][0-1])\.([0-9]|[0-9][0-9]|[0-2][0-5][0-5])\.([0-9]|[0-9][0-9]|[0-2][0-5][0-5])$)|(^10\.([0-9]|[0-9][0-9]|[0-2][0-5][0-5])\.([0-9]|[0-9][0-9]|[0-2][0-5][0-5])\.([0-9]|[0-9][0-9]|[0-2][0-5][0-5])$)", RegexOptions.None);

這才是真一行代碼搞定😂

不開玩笑，正則表達式性能其實差很多，比以上兩種方式差得遠——最關鍵的是，我把這正則表達式寫出來，就再也不想維護了😂

總結

俗話說“條條道路通羅馬”，完成一件簡單的任務可能會存在不同的辦法，但辦法與辦法之間還是有較大的區別，我覺得重點的是要多寫，多比較，多體會。

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