PythonでIPアドレス(IPv4/IPv6)を検証する方法

はじめに

文字列が与えられたとき、それが有効なIPv4アドレスか、有効なIPv6アドレスか、あるいはどちらでもないかを判定する方法を解説します。

IPv4アドレスのルール

IPv4アドレスは、ドット区切りの10進表記(ドット・デシマル記法)で表されます。これは0から255までの範囲にある10進数4つをドット(".")で区切った形式で、例えば「192.168.254.1」のようなものです。

なお、先頭に余分なゼロが付いたIPv4アドレスは無効とみなされます。たとえば「192.168.254.01」は不正なアドレスです。

IPv6アドレスのルール

IPv6アドレスは、16ビットを表す4桁の16進数8グループで構成され、各グループはコロン(":")で区切られます。例えば「2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334」は有効なアドレスです。

また、各グループ内の先頭のゼロは省略でき、英字の大文字・小文字も区別されないため、「2001:db8:85a3:0:0:8A2E:0370:7334」も有効なアドレスとして扱われます。

ただし、この判定では簡略化のために連続するゼロのグループを「::」(連続したコロン)で置き換えることは許されません。そのため「2001:0db8:85a3::8A2E:0370:7334」は無効なIPv6アドレスとなります。さらに、IPv6では過剰な先頭ゼロも無効であり、「02001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334」のようなアドレスは不正です。

解決の手順

この問題は以下の手順で解くことができます。

• メソッド checkv4(x) を定義します。xが0〜255の範囲内であればtrue、そうでなければfalseを返します。
• メソッド checkv6(x) を定義します。動作は以下の通りです。
  • xの長さが4より大きい場合はfalseを返す
  • xの10進数値が0以上で、かつ先頭文字が"-"でなければtrue、それ以外はfalseを返す
• メインメソッドでは次のように判定します。
• 入力にドットが3つ含まれ、すべての部分でcheckv4(i)がtrueなら「IPv4」を返す
• 入力にコロンが7つ含まれ、すべての部分でcheckv6(i)がtrueなら「IPv6」を返す

Pythonでの実装例

以下の実装を見ると、処理の流れがより理解しやすくなります。

class Solution(object):
    def validIPAddress(self, IP):
        """
        :type IP: str
        :rtype: str
        """
        def isIPv4(s):
            try: return str(int(s)) == s and 0 <= int(s) <= 255
            except: return False
        def isIPv6(s):
            if len(s) > 4:
                return False
            try : return int(s, 16) >= 0 and s[0] != '-'
            except:
                return False
        if IP.count(".") == 3 and all(isIPv4(i) for i in IP.split(".")):
            return "IPv4"
        if IP.count(":") == 7 and all(isIPv6(i) for i in IP.split(":")):
            return "IPv6"
        return "Neither"
ob = Solution()
print(ob.validIPAddress("172.16.254.1"))

コードのポイント

• str(int(s)) == s:文字列を一度整数に変換して再び文字列化し、元の文字列と一致するかを確認することで、先頭ゼロの有効性をチェックできます。
• int(s, 16):文字列を16進数として解析します。不正な文字が含まれていれば例外が発生します。
• try / except:変換できない入力に対してはFalseを返すことで、プログラムがエラーで停止しないようにしています。

入力

"172.16.254.1"

出力

"IPv4"