如何用C#验证IP是否为局域网地址

前一阵子有【广州.NET群】的客户问起这个问题，说他们需要验证客户输入的网站是否为局域网。其实局域网的IP并没有确定的定义，只要是局域网中，即可设置为任何一个IP。

但确实存在一个内网保留地址的定义，它会确保公网IPv4的地址不会分配在“内网保留地址”中，该地址定义如下：

10.0.0.0/8，即10.0.0.0-10.255.255.255;
172.16.0.0/12，即172.16.0.0-172.31.255.255;
192.168.0.0/16，即192.168.0.0-192.168.255.255。

客户澄清，他确实就是想验证IPv4字符串是否为内网保留地址。

下面我们来想想几种验证IPv4地址字符串是否为内网保留地址的方法。

首先写出该方法的签名：

bool IsPrivateNetwork(string ipv4Address)
{
}

然后构建测试数据，显示期待结果：

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()

这是最容易想到的方法，用字符串的Substring、StartsWith等方式来实现：

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;
}

注意这种方式在验证A类网站和C类网站时都非常简单（确实约大多数客户都会用这两种）。B类网络是个特例，让这个代码稍复杂化了，需要多对几个字符串进行判断——导致代码比较复杂。

输入结果如下：

[            ] 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

我觉得这种方法……还挺不错，关键都是很直白的API调用，浅显易懂，如果我是技术负责人，我多半是允许员工写这种方式的。

另外如果追求“函数式”，可能可以写成这个样子，实现“一行代码”搞定（效果一样）：

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是个宝库，除了可以使用IPAddress类辅助做验证，实现起来会简单许多：

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;
}

该方式的关键是借助IPAddress类的GetAddressBytes()方法，即可非常轻松地完全这个验证——同时代码更简单。

如果追求“函数式”编程，“一行”代码的版本如下（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——使用正则表达式

这种挺麻烦的，但也没什么好说的，直接上代码：

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);

这才是真一行代码搞定😂

不开玩笑，正则表达式性能其实差很多，比以上两种方式差得远——最关键的是，我把这正则表达式写出来，就再也不想维护了😂

总结

俗话说“条条道路通罗马”，完成一件简单的任务可能会存在不同的办法，但办法与办法之间还是有较大的区别，我觉得重点的是要多写，多比较，多体会。

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