如何为给定国家生成随机 IPv4 号码？

Question

拥有给定国家/地区的 IPv4 地址范围，如何生成随机地址？例如，新加坡当前的一组范围（多个范围之一）是：

+----------+----------+--------------+
| ip_from  | ip_to    | country_code |
+----------+----------+--------------+
| 18925568 | 18926079 | SG           |
+----------+----------+--------------+

source: lite.ip2location.com

FAQ(3) 解释说

IP_Number = 16777216*w + 65536*x + 256*y + z

在哪里

IP_Address = w.x.y.z

IP_Number 代表ip_from 或ip_to。对于上面介绍的新加坡范围，它给了我：

16777216*w + 65536*x + 256*y + z >= 18925568; // from
16777216*w + 65536*x + 256*y + z <= 18926079; // to

如何生成随机的w、x、y 和z？

Answer 1

这是一个可测试的实现（在 JavaScript 中，因为它可以直接在这里运行）和一点描述。

首先您需要从指定范围内生成随机数。如果你有一个函数（我们称之为random）生成0到0.999之间的随机实数...[0,1)那么你可以这样做。

num = (random() * (end - start + 1)) + start

然后您需要使用mod 256 4 次将数字分成4 部分，并在给定数字上使用div 256 3 次（第四个div 操作是不必要的，但如果我们在循环中执行它那么为了简单起见，我们可以将其保留在那里，因为它不会改变任何事情）。

(% - modulo, // - div)

first = num % 256
num = num // 256

second = num % 256
num = num // 256

third = num % 256
num = num // 256

fourth = num % 256

然后您可以将它们推入数组[fourth, third, second, first]（注意此处的顺序）并进行一些验证 - 一些地址是为私人互联网保留的，因此如果您碰巧生成其中一个，只需扔掉它并生成一个新的（你可以在这里循环或递归，直到你生成一个有效的）。

根据 RFC 1918 保留这些范围内的 IP 地址：

10.0.0.0        -   10.255.255.255  (10/8 prefix)
172.16.0.0      -   172.31.255.255  (172.16/12 prefix)
192.168.0.0     -   192.168.255.255 (192.168/16 prefix) 

这是实现。

const start = 18925568;
const end = 18926079;

function _generateRandomIp(start, end) {
  let r = Math.floor(Math.random() * (end - start + 1)) + start;

  const ip = [];
  for (let i = 0; i < 4; i++) {
    ip.push(r % 256);
    r = Math.floor(r / 256);
  }

  return ip.reverse(); // put the results mod/div into correct order
}

function generateRandomIp(start, end) {
  let ip = _generateRandomIp(start, end);
  let valid = true;

  // ip can't be of format 10.xxx.xxx.xxx
  if (ip[0] === 10) { valid = false; }

  // ip can't be of format 172.16.xxx.xxx
  if (ip[0] === 172 && ip[1] === 16) { valid = false; }

  // ip can't be of format 192.168.xxx.xxx
  if (ip[0] === 192 && ip[1] === 168) { valid = false; }

  if (valid === true) {
    return ip.join('.'); // convert ip to string format
  } else {
    return generateRandomIp(start, end); // try again
  }
}

const ip = generateRandomIp(start, end);
console.log(ip);

上面的sn-p每次运行都会在那个范围内生成一个随机的ip地址。

这是您提到的页面中的测试用例，它说数字3401190660应该转换为202.186.13.4，所以让我们为这个随机生成的数字切换并尝试一下。

const start = 18925568;
const end = 18926079;

function _generateRandomIp(start, end) {
  let r = 3401190660; // here is that specific number

  const ip = [];
  for (let i = 0; i < 4; i++) {
    ip.push(r % 256);
    r = Math.floor(r / 256);
  }

  return ip.reverse(); // put the results mod/div into correct order
}

function generateRandomIp(start, end) {
  let ip = _generateRandomIp(start, end);
  let valid = true;

  // ip can't be of format 10.xxx.xxx.xxx
  if (ip[0] === 10) { valid = false; }

  // ip can't be of format 172.16.xxx.xxx
  if (ip[0] === 172 && ip[1] === 16) { valid = false; }

  // ip can't be of format 192.168.xxx.xxx
  if (ip[0] === 192 && ip[1] === 168) { valid = false; }

  if (valid === true) {
    return ip.join('.'); // convert ip to string format
  } else {
    return generateRandomIp(start, end); // try again
  }
}

const ip = generateRandomIp(start, end);
console.log(ip);

正如我们所见，这个算法产生了正确的结果。