安全性设计之-ip白名单设计

最新推荐文章于 2025-07-04 11:59:40 发布

转载最新推荐文章于 2025-07-04 11:59:40 发布 · 1.9k 阅读

50 工作中基础学习专栏收录该内容

114 篇文章

订阅专栏

本文详细介绍了IP白名单的设计与实现过程，包括IPv4和IPv6的支持，多种校验规则，以及单个、多个、IP范围和网段的封禁策略。通过具体的代码示例，展示了如何验证和处理各种IP白名单规则。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

最近一直在做系统的接口开发，接口对于安全性有一定的要求，采用了一定的安全措施，各种加解密，证书手段也采用了。做了这些常见的安全措施之后，考虑到限制非法ip的访问，决定采用ip白名单设计，只允许部分许可ip访问系统，未许可ip一律禁止访问，减少非法请求。
好了，言归正传，说下需求。

ip白名单设计需求

支持ipv4
支持多种校验规则
支持单个，多个，ip范围，网段ip封禁策略
后期要求支持ipv6

解决方案

好了，有了以上需求，我们就需要，动手开发了，开发之前，我们先来普及下基本的网络知识
现在的IP网络使用32位地址，以点分十进制表示，如172.16.0.0。地址格式为：IP地址=网络地址＋主机地址或 IP地址=主机地址＋子网地址＋主机地址。
在IP地址3种主要类型里，各保留了3个区域作为私有地址，其地址范围如下：

A类地址：10.0.0.0～10.255.255.255

B类地址：172.16.0.0～172.31.255.255

C类地址：192.168.0.0～192.168.255.255
A类地址的第一组数字为1～126。注意，数字0和 127不作为A类地址，数字127保留给内部回送函数，而数字0则表示该地址是本地宿主机，不能传送。

B类地址的第一组数字为128～191。

C类地址的第一组数字为192～223。
一般公司上网配置网络地址时，都需要配置主机地址，子网掩码，默认网关，dns地址

主机地址：即该主机在该网段的唯一标识如 192.168.1.1
子网掩码：即标识该主机所在子网范围，区分网络段和地址段
默认网关：一个用于 TCP/IP 协议的配置项，是一个可直接到达的 IP 路由器的 IP 地址。配置默认网关可以在 IP 路由表中创建一个默认路径。一台主机可以有多个网关。默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包。现在主机使用的网关，一般指的是默认网关。一台电脑的默认网关是不可以随随便便指定的，必须正确地指定，否则一台电脑就会将数据包发给不是网关的电脑，从而无法与其他网络的电脑通信。默认网关的设定有手动设置和自动设置两种方式

dns地址：用于解析域名信息和ip地址

好的，基础网络知识普及完毕。

白名单设计关键：
包含多个规则，可以设计分隔符，分离规则字符串为多个规则列表，分割字符；，都可。
单个ip，和多个ip白名单匹配规则，只要判断该规则中是否包含远端ip字符即可，实现简单如规则符：192.168.1.1；192.168.1.2

ip范围：范例规则字符-192.168.1.1-192.168.1.15
即ip在 192.168.1.0/24 网段 1-15都为合法，默认为范围闭区间

设计思路：
ipv4 分为4段，每段范围：0-255
所以首先找出范围ip不同部分所在的段，然后依据ip划分规则，计算

例如 192.168.0.0-192.168.2.15

包含网段 192.168.0.0 -192.168.0.255,192.168.1.0-192.168.1.255,
192.168.2.0-192.168.2.15
所以只要在这个范围中ip都是合法的

网段地址如何判断尼,请观察网段地址规则,例如192.168.31.0/24
网络地址/网络位数
网络地址:192.168.31.0
子网掩码:255.255.255.0
测试ip:192.168.31.1
网络地址=ip&子网
所以判断一个ip是否属于一个网段可以通过ip和子网相与得到网络地址,如果和白名单中网络地址相同,则允许访问

好的,分析完毕
上代码:

package com.taoyuanx.utils;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.regex.Pattern;

/**
 * 
 * ip 白名单校验
 */
public final class IpWhiteCheckUtil {
    // IP的正则
    private static Pattern pattern = Pattern
            .compile("(1\\d{1,2}|2[0-4]\\d|25[0-5]|\\d{1,2})\\." + "(1\\d{1,2}|2[0-4]\\d|25[0-5]|\\d{1,2})\\."
                    + "(1\\d{1,2}|2[0-4]\\d|25[0-5]|\\d{1,2})\\." + "(1\\d{1,2}|2[0-4]\\d|25[0-5]|\\d{1,2})");
    public static final String DEFAULT_ALLOW_ALL_FLAG = "*";// 允许所有ip标志位
    public static final String DEFAULT_DENY_ALL_FLAG = "0"; // 禁止所有ip标志位

    /**
     * 
     * getAvaliIpList:(根据IP白名单设置获取可用的IP列表).
     * 
     * @date 2017-4-17 下午02:50:20
     * @param ipConfig
     * @return
     */

    private static Set<String> getAvaliIpList(String allowIp) {
        String[] splitRex = allowIp.split(";");// 拆分出白名单正则
        Set<String> ipList = new HashSet<String>(splitRex.length);
        for (String allow : splitRex) {
            if (allow.contains("*")) {// 处理通配符 *
                String[] ips = allow.split("\\.");
                String[] from = new String[] { "0", "0", "0", "0" };
                String[] end = new String[] { "255", "255", "255", "255" };
                List<String> tem = new ArrayList<String>();
                for (int i = 0; i < ips.length; i++)
                    if (ips[i].indexOf("*") > -1) {
                        tem = complete(ips[i]);
                        from[i] = null;
                        end[i] = null;
                    } else {
                        from[i] = ips[i];
                        end[i] = ips[i];
                    }

                StringBuilder fromIP = new StringBuilder();
                StringBuilder endIP = new StringBuilder();
                for (int i = 0; i < 4; i++)
                    if (from[i] != null) {
                        fromIP.append(from[i]).append(".");
                        endIP.append(end[i]).append(".");
                    } else {
                        fromIP.append("[*].");
                        endIP.append("[*].");
                    }
                fromIP.deleteCharAt(fromIP.length() - 1);
                endIP.deleteCharAt(endIP.length() - 1);

                for (String s : tem) {
                    String ip = fromIP.toString().replace("[*]", s.split(";")[0]) + "-"
                            + endIP.toString().replace("[*]", s.split(";")[1]);
                    if (validate(ip)) {
                        ipList.add(ip);
                    }
                }
            } else if (allow.contains("/")) {// 处理 网段 xxx.xxx.xxx./24
                ipList.add(allow);
            } else {// 处理单个 ip 或者 范围
                if (validate(allow)) {
                    ipList.add(allow);
                }
            }

        }

        return ipList;
    }

    /**
     * 对单个IP节点进行范围限定
     * 
     * @param arg
     * @return 返回限定后的IP范围，格式为List[10;19, 100;199]
     */
    private static List<String> complete(String arg) {
        List<String> com = new ArrayList<String>();
        int len = arg.length();
        if (len == 1) {
            com.add("0;255");
        } else if (len == 2) {
            String s1 = complete(arg, 1);
            if (s1 != null)
                com.add(s1);
            String s2 = complete(arg, 2);
            if (s2 != null)
                com.add(s2);
        } else {
            String s1 = complete(arg, 1);
            if (s1 != null)
                com.add(s1);
        }
        return com;
    }

    private static String complete(String arg, int length) {
        String from = "";
        String end = "";
        if (length == 1) {
            from = arg.replace("*", "0");
            end = arg.replace("*", "9");
        } else {
            from = arg.replace("*", "00");
            end = arg.replace("*", "99");
        }
        if (Integer.valueOf(from) > 255)
            return null;
        if (Integer.valueOf(end) > 255)
            end = "255";
        return from + ";" + end;
    }

    /**
     * 在添加至白名单时进行格式校验
     * 
     * @param ip
     * @return
     */
    private static boolean validate(String ip) {
        String[] temp = ip.split("-");
        for (String s : temp)
            if (!pattern.matcher(s).matches()) {
                return false;
            }
        return true;
    }

    /**
     * 
     * isPermited:(根据IP,及可用Ip列表来判断ip是否包含在白名单之中).
     * 
     * @date 2017-4-17 下午03:01:03
     * @param ip
     * @param ipList
     * @return
     */
    private static boolean isPermited(String ip, Set<String> ipList) {
        if (ipList.isEmpty() || ipList.contains(ip))
            return true;
        for (String allow : ipList) {
            if (allow.indexOf("-") > -1) {// 处理 类似 192.168.0.0-192.168.2.1
                String[] tempAllow = allow.split("-");
                String[] from = tempAllow[0].split("\\.");
                String[] end = tempAllow[1].split("\\.");
                String[] tag = ip.split("\\.");
                boolean check = true;
                for (int i = 0; i < 4; i++) {// 对IP从左到右进行逐段匹配
                    int s = Integer.valueOf(from[i]);
                    int t = Integer.valueOf(tag[i]);
                    int e = Integer.valueOf(end[i]);
                    if (!(s <= t && t <= e)) {
                        check = false;
                        break;
                    }
                }
                if (check)
                    return true;
            } else if (allow.contains("/")) {// 处理 网段 xxx.xxx.xxx./24
                int splitIndex = allow.indexOf("/");
                // 取出子网段
                String ipSegment = allow.substring(0, splitIndex); // 192.168.3.0
                // 子网数
                String netmask = allow.substring(splitIndex + 1);// 24
                // ip 转二进制
                long ipLong = ipToLong(ip);
                //子网二进制
                long maskLong=(2L<<32 -1) -(2L << Integer.valueOf(32-Integer.valueOf(netmask))-1);
                // ip与和子网相与 得到 网络地址
                String calcSegment = longToIP(ipLong & maskLong);
                // 如果计算得出网络地址和库中网络地址相同 则合法
                if(ipSegment.equals(calcSegment))return true;
            }
        }
        return false;
    }

    /**
     * 
     * isPermited:(根据IP地址，及IP白名单设置规则判断IP是否包含在白名单).
     * 
     * @date 2017-4-17 下午03:01:37
     * @param ip
     * @param ipWhiteConfig
     * @return
     */
    public static boolean isPermited(String ip, String ipWhiteConfig) {
        if (null == ip || "".equals(ip))
            return false;
        //ip格式不对
        if(!pattern.matcher(ip).matches())return false;
        if (DEFAULT_ALLOW_ALL_FLAG.equals(ipWhiteConfig))
            return true;
        if (DEFAULT_DENY_ALL_FLAG.equals(ipWhiteConfig))
            return false;
        Set<String> ipList = getAvaliIpList(ipWhiteConfig);
        return isPermited(ip, ipList);
    }

    private static long ipToLong(String strIP) {
        long[] ip = new long[4];
        // 先找到IP地址字符串中.的位置
        int position1 = strIP.indexOf(".");
        int position2 = strIP.indexOf(".", position1 + 1);
        int position3 = strIP.indexOf(".", position2 + 1);
        // 将每个.之间的字符串转换成整型
        ip[0] = Long.parseLong(strIP.substring(0, position1));
        ip[1] = Long.parseLong(strIP.substring(position1 + 1, position2));
        ip[2] = Long.parseLong(strIP.substring(position2 + 1, position3));
        ip[3] = Long.parseLong(strIP.substring(position3 + 1));
        return (ip[0] << 24) + (ip[1] << 16) + (ip[2] << 8) + ip[3];
    }

    // 将10进制整数形式转换成127.0.0.1形式的IP地址
    private static String longToIP(long longIP) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder("");
        // 直接右移24位
        sb.append(String.valueOf(longIP >>> 24));
        sb.append(".");
        // 将高8位置0，然后右移16位
        sb.append(String.valueOf((longIP & 0x00FFFFFF) >>> 16));
        sb.append(".");
        sb.append(String.valueOf((longIP & 0x0000FFFF) >>> 8));
        sb.append(".");
        sb.append(String.valueOf(longIP & 0x000000FF));
        return sb.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("192.168.0".matches("192.*"));
        System.out.println(IpWhiteCheckUtil.isPermited("192.168.0.1","192.*"));

          String ipWhilte = "1.168.1.1;" + //设置单个IP的白名单 // 
         // "192.*;" //设置ip通配符,对一个ip段进行匹配 
         "192.168.3.17-192.168.3.38;" //设置一个IP范围
          +"192.168.4.0/24"; //設置一个网段
        /*  System.out.println(IpWhiteCheckUtil.checkLoginIP("1.168.1.1",ipWhilte)); //true 
          System.out.println(IpWhiteCheckUtil.checkLoginIP("192.168.1.2",ipWhilte)); //false
          System.out.println(IpWhiteCheckUtil.checkLoginIP("192.168.3.16",ipWhilte)); //false 
          System.out.println(IpWhiteCheckUtil.checkLoginIP("192.168.3.37",ipWhilte)); //true
          System.out.println(IpWhiteCheckUtil.checkLoginIP("192.168.4.1",ipWhilte));//true
         */

    }

}