一种IP命中交叉网段的查找算法

1.问题描述

假设有一堆网段，如下所示：

192.168.1.100-192.168.1.120，AAA，id1

192.168.1.50-192.168.1.150，BBB，id2

10.67.1.1/24，CCC，id3

10.67.1.1，DDD，id4

10.67.1.0，EEE，id5

 

第一列是单IP或者网段，第二列是设备hash，第三列是这个IP或者网段的唯一标志。IP与网段、网段与网段之间是可以有交叉的，比如192.16.1.100-192.168.1.120和192.168.1.50-192.168.1.150就是存在一部分交叉的。

 

要求，当一个日志过来过来时，需要得到它里面的IP的唯一ID，比如10.67.1.125过来，我们就知道它是属于10.67.1.1/24网段，那么就是用id3来标志它；比如10.67.1.1过来时，我们发现既可以命中10.67.1.1（id4）也可以命中10.67.1.1/24(id3),那么就提取日志里记录的hash值，比如hash是CCC,那么我们就知道它的唯一ID应该是id3。

 

2.解题思路

1.首先将网段拆开为多个不交叉的段，并且记录每个段对应的相关信息

2.在一个日志过来时，提取其IP在网段里进行二分查找，当查找到的相关信息唯一时，直接返回；当查找到的相关信息不唯一时，使用hash值进行比对，从而拿到命中值

2.1网段拆分为不交叉段

对于一组数据，如下所示：

s1,e1,id1

s2,e2,id2

s3,e3,id3

s和e分别代表起始数值，id为唯一标志。它们的范围如下图所示：

我们可以按数值的大小进行排序，注意，如果两个值相等的情况下，起始值排在结束值之前，排序之后如下所示：

s1,s2,s3,e1,e2,e3

分析的过程如下图所示：

在step1，得到的结果应该是:[s1,s2-1]  id1

在step2，得到的结果应该是:[s2,s3-1]  id1,id2

在step3，得到的结果应该是:[s3,e1]   id1,id2,id3

在step4，得到的结果应该是:[e1+1,e2]   id2,id3

在step5，得到的结果应该是:[e2+1,e3]  id3

那么总结的处理过程如下：

从排序后的数值list里拿到两个元素n1,n2，用一个全局的S记录id值

• 如果n1是s类型，则a=n1，且将n1对应的id加入S中;如果n1是e类型，则a=n1+1，则将n1对应的id从S中移除
• 如果n2是s类型，则b=n2-1;如果n2是e类型，则b=n2
• 如果a<=b且S不为空，则对于[a,b]以及S进行输出

以此循环，直至对于list处理结束。

核心代码如下所示：

public List<OutputNode> init(List<IpRangeAsset> list){
		List<GapRangeNode> gapRangeNodeList = new ArrayList<>();
		for(int i=0;i<list.size();i++){
			gapRangeNodeList.add(new GapRangeNode(list.get(i).getStartIpInt(),i,false));
			gapRangeNodeList.add(new GapRangeNode(list.get(i).getEndIpInt(),i,true));
		}

		Collections.sort(gapRangeNodeList, new Comparator<GapRangeNode>() {
			@Override
			public int compare(GapRangeNode o1, GapRangeNode o2) {
				return o1.getNumber()-o2.getNumber()<0||(o1.getNumber()==o2.getNumber()&&o2.isEnd())?-1:1;
			}
		});

		OutputNode outputNode = new OutputNode(-1,-1);
		List<OutputNode> resultList = new ArrayList<OutputNode>();
		for(int i=0;i<gapRangeNodeList.size()-1;i++){
			GapRangeNode n1 = gapRangeNodeList.get(i);
			GapRangeNode n2 = gapRangeNodeList.get(i+1);
			long n = -1;
			long m = -1;
			if(n1.isEnd()){
				n = n1.getNumber()+1;
				outputNode.removeAssetIndex(list.get(n1.getIndex()));
			}else{
				n = n1.getNumber();
				outputNode.addAssetIndex(list.get(n1.getIndex()));
			}
			if(n2.isEnd()){
				m = n2.getNumber();
			}else{
				m = n2.getNumber() - 1;
			}
			if(n <= m && outputNode.getAssetIndexSet().size() > 0){
				OutputNode copyNode = new OutputNode(n,m);
				Iterator<IpRangeAsset> iterator = outputNode.getAssetIndexSet().iterator();
				while(iterator