JavaScriptで2つのIPアドレス間に存在するアドレス数を求める方法

問題

2つのIPv4アドレスを引数として受け取り、その間に存在するIPアドレスの総数を返すJavaScript関数を作成します。ここでいう「間」とは、最初のアドレスを含み、最後のアドレスは含まない範囲を指します。

IPv4アドレスは「0〜255の数値(オクテット)」を4つドットでつないだ構造になっており、各オクテットは256進法の1桁とみなすことができます。そのため、IPアドレス全体を1つの10進数に変換し、両者の差の絶対値を求めれば、間に存在するアドレス数を簡単に計算できます。

考え方:オクテットごとの重み

各オクテットには、左から順に次の重みが対応します。

• 第1オクテット:256³(16,777,216)
• 第2オクテット:256²(65,536)
• 第3オクテット:256¹(256)
• 第4オクテット:256⁰(1)

この重みを各オクテットの差に掛けて合計することで、2つのIPアドレスの距離を1回のループで求められます。

コード例

const ip1 = '20.0.0.10';
const ip2 = '20.0.1.0';

const countIp = (ip1, ip2) => {
  let diff = 0;
  const aIp1 = ip1.split('.');
  const aIp2 = ip2.split('.');

  // オクテットは4つである必要がある
  if (aIp1.length !== 4 || aIp2.length !== 4) {
    return '無効なIPアドレス: フォーマットが不正です';
  }

  for (let x = 0; x < 4; x++) {
    const n1 = Number(aIp1[x]);
    const n2 = Number(aIp2[x]);

    // 各オクテットは数値で、0〜255の範囲内である必要がある
    if (
      Number.isNaN(n1) || Number.isNaN(n2) ||
      n1 < 0 || n1 > 255 ||
      n2 < 0 || n2 > 255
    ) {
      return '無効なIPアドレス: 値が不正です';
    }

    // 256の累乗の重みを掛けて差分を累積
    diff += (n1 - n2) * 256 ** (3 - x);
  }

  return Math.abs(diff);
};

console.log(countIp(ip1, ip2));

実行結果

246

コードの解説

1. フォーマットのチェック: split('.')で文字列を分割し、オクテットがちょうど4つあることを確認します。4つ以外の場合は不正な形式としてエラーメッセージを返します。
2. 値のチェック: 各オクテットが数値として解釈でき、かつ0〜255の範囲内であることを確認します。IPv4の各オクテットは8ビットで表現されるため、この範囲外の値は無効です。
3. 差分の計算: 各オクテットの差に256の累乗の重みを掛けて合計し、最後にMath.abs()で絶対値を返します。これにより、引数を渡す順序(どちらのアドレスが大きいか)に左右されず、常に正の個数を取得できます。

この例では「20.0.0.10」と「20.0.1.0」を比較しています。第3オクテットの差は1(256アドレス分)、第4オクテットの差は逆方向に10であるため、実際の差は 256 − 10 = 246 となり、これが求めるアドレス数です。

まとめ

IPアドレスを文字列のまま比較すると、桁の重みが考慮されず誤った結果になる恐れがあります。各オクテットを256進法の桁として10進数に変換してから差を求めることで、正確かつ効率的にアドレス数をカウントできます。ログ解析やアクセス制御、IPレンジの集計など、さまざまな場面で応用できるテクニックなので、ぜひ覚えておきましょう。