Java〜サブネットマスクの表記変換(CIDR<->IPv4)〜

サブネットマスクを書くとき、「255.255.255.0」のようにIPアドレスのように書く方式と、
「/24」のようにCIDR(サイダー)と呼ばれる表記方法を用いる場合がありますよね。

今回はこのサブネットの、IPアドレス表記とCIDR表記の相互変換のコードを紹介します。

自分で書かなくても、どこかにありそうな気がするんだけど、あまり良さげなのが見つからなかったんですよね。

ここにCIDRからIP形式に変換するコードはあったけど、ちょっと力技かなと思いました。

• サブネットマスクの形式変換

CIDR表記 → IPアドレス表記へ

まずはCIDR表記をIPアドレス表記へ変換する場合です。

ご存知の通り、実際に使用されるサブネットマスクの多くは「/8」「/16」「/24」のいずれかだったりします。
というわけで、この3つに関しては計算せずにif文で判定しています。

そして、計算で導出する場合は、以下の手順で計算します。
まず、「2^(CIDR表記のサブネットマスク)-1」によってマスク値の10進表記を求めます。
次にこれを2進表記に変換します。
するとCIDR表記の値の数だけ”1”が並んだものになります。
(例えば「/24」→111111111111111111111111)

そしてこの値が32ビットになるように末尾に"0"を足します。
(例えば「/24」→11111111111111111111111100000000)

あとは、8ビットづつ区切って10進数に変換してドット(.)で連結すれば完成です。
(11111111.11111111.11111111.00000000 → 255.255.255.0)

/**
 * サブネット(CIDER表記)をIPv4形式に変換する。
 * 
 * @param subnet
 *            サブネット(CIDR表記) : 0〜32
 * @return 結果文字列(IPv4形式のサブネットマスク)
 */
public static String convertSubnetCIDR2IPv4(final int subnet) {
    if (subnet < 0 || subnet > 32) {
        throw new IllegalArgumentException(
            "引数(subnet)は 0〜32 までの数値でなければなりません。(" + subnet + ")");
    }
    // 典型的なサブネット形式は計算せずに導出
    if (subnet % 8 == 0) {
        if (subnet == 8) {
            return "255.0.0.0";
        } else if (subnet == 16) {
            return "255.255.0.0";
        } else if (subnet == 24) {
            return "255.255.255.0";
        }
    }

    // 汎用的なサブネット変換
    final StringBuilder subnetBinary = new StringBuilder(
        Long.toBinaryString((long) (Math.pow(2, subnet) - 1)));
    for (int i = subnetBinary.length(); i <= 32; i++) {
        subnetBinary.append("0");
    }

    final StringBuilder result = new StringBuilder();
    for (int i = 8, length = subnetBinary.length(); i <= length; i += 8) {
        result.append(Integer.parseInt(subnetBinary.substring(i - 8, i), 2))
            .append(".");
    }
    result.setLength(result.length() - 1);
    return result.toString();
}

IPアドレス表記 → CIDR表記

続いてIPアドレス表記をCIDR表記に変換する場合です。

計算方法は、CIDR表記→IPアドレス表記の逆ですね。
ただし、サブネットマスクの2進表記を求めた後は、先頭から"1"の数を数えることでCIDR表記の値を求めています。

また、ここを計算で導出する場合は、2進表記が32ビットになるように"0"を足して、
それを10進数(long)に変換し、+1します。
そして、そうやって求めた値の対数(低=2)をとると、計算によってCIDR表記の値を求めることができます。

低=2の対数を求める場合は「対数の変換公式」を用いましょう。
(忘れている方は思い出してね。難しくないので)

※ Javaで対数(低=10)を計算する場合は、java.lang.Math#log10(double) を使用します。

/**
 * サブネット(IPv4形式)をCIDR表記に変換する。
 * 
 * @param subnet
 *            サブネット(IPv4形式)
 * @return 結果(CIDR表記の値)
 */
public static int convertSubnetIP2CIDRv4(final String subnet) {
    if (subnet == null || subnet.isEmpty()) {
        throw new IllegalArgumentException("引数(subnet)は nullまたは空文字です。");
    }
    final String[] split = subnet.split("\\.");
    if (split.length != 4) {
        throw new IllegalArgumentException("引数(subnet)は IPv4形式ではありません。("
            + subnet + ")");
    }
    final StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (String numStr : split) {
        final int num = Integer.parseInt(numStr);
        if (num < 0 || num > 255) {
            throw new IllegalArgumentException(
                "引数(subnet)は IPv4形式ではありません。(" + subnet + ")");
        }
        sb.append(Integer.toBinaryString(num));
    }
    final String subnetBinary = sb.toString();
    int i = 0;
    while (subnetBinary.indexOf("1", i) != -1) {
        i++;
    }
    return i;
}

補足

コード内のメソッド名の「To」を「2」と表記していますが、これは誤記ではありませんよ。

これは慣例のようなものですね。
私はあまり好きではないので、今回のように変換前の対象(CIDRやIP)が大文字の場合にしか使いませんけど。

私の好き嫌いはともかくとして、こういう命名の仕方もあることは、覚えておいてもいいのではないでしょうか。