Наскоро получихме статус LIR и /29 блок IPv6. След това стана необходимо да следим назначените подсети. И тъй като нашият биллинг е написан на PHP, трябваше малко да се запознаем с въпроса и да осъзнаем, че този език не е най-дружелюбният за работа с IPv6. Под катом — нашето решение на възникналите задачи по работа с адреси и диапазони. Може и да не е най-елегантното, но поставените задачи се изпълняват.
Няколко теории
Дисклеймер. Ако сте запознати с това какво е IPv6 и как се използва, тази част може да ви се стори скучна. Може и да не е.
Хората, които за първи път виждат анотация на IPv6, могат да се почувстват объркани. След елегантните 64.233.177.101 изведнъж попадаме на 2607:f8b0:4002:c08::8b и можем да се объркаме. И двете — това е просто човекоразбираемо представяне на 32 и 128 бита съответно. Всеки IP пакет съдържа заглавие с точно стандартизирано предназначение на всеки бит. Без да навлизаме по-дълбоко в структурата на заглавията, трябва да извлечем едно: за операции с IP адреси и диапазони основно е удобно да се използва бинарна математика и побитови операции. Най-удобно е да се съхраняват в базата данни като BINARY(4) за IPv4 и BINARY(16) за IPv6.
Още един важен аспект, който трябва да се спомене, е маските на мрежата иCIDR нотацията. CIDR — акроним от Classless Inter-Domain Routing (). Тази концепция замени класовата в дефинирането на коя част от IP адреса е префикс на мрежата и коя — адрес на мрежов интерфейс вътре в тази мрежа. На практика първите n бита, съответстващи на префикса, ще имат стойности 1, а останалите — 0.
В човекоразбираем вид, това се записва като ip.add.re.ss/cidr. Например, 64.233.177.0/24 означава, че първите 24 бита принадлежат на префикса. Последните 8 бита, които са и последното число в човекоразбираемото запис, се отнасят към адреса вътре в подсетата. Още няколко упражнения. 64.233.177.101/32 и 2607:f8b0:4002:c08::8b/128 — един конкретен адрес. 2607:f8b0:4002:c08::/64 — първите 64 бита (първите 4 групи) — префикс, останалите 64 бита — локална част. Между другото, ако някой е объркан от "::" в записа, двойното двоеточие замества произвольно количество секции, съдържащи 0. То може да се среща в анотацията само веднъж. С други думи, 2607:f8b0:4002:c08::8b = 2607:f8b0:4002:c08:0:0:0:8b.
Какво можем да извлечем от всичко това? На първо място, първият и последният адрес на подсетите могат да се определят с помощта на бинарните операции AND и OR, познавайки маската в бинарен вид. На второ място, следващата подсеть от размера (т.е. с CIDR) n може да се изчисли, като добавим 1 към n-та позиция в двоичното представяне. Под бинарен вид разбирам резултата от използването на функциите pack() и inet_pton() и последващото използване на , под двоичен — представяне в двоичната система, което може да се получи, да кажем, с помощта на base_convert().
Историческа справкаБезкласовата предшествала класовата сегрегация адресна система. В онези далечни години никой не е предполагал, че ще има толкова много подсети, и ги раздавали на ляво и дясно с големи блокове: клас A — префиксът бяха първите 8 бита (т.е. първото число), с водещ бит 0; клас B — първите 16 (първите две числа), водещи битове 10; клас C — първите 24 бита, водещи битове 110. Тези водещи битове задаваха диапазоните, в които се издаваше адрес на съответния клас: 0.0.0.0 — 127.255.255.255 за клас A, 128.0.0.0 — 191.255.255.255 — клас B, 192.0.0.0 — 223.255.255.255 — клас C. С разрастването на интернет по планетата, регулаторите осъзнаха, че са сгрешили, и в началото на 90-те години разработиха безкласова концепция, позволяваща да не се привързват към водещите битове. Малко повече подробности могат да се извлекат, да кажем, в .
Нека преминем към практиката
На практика ще реализираме три от най-вероятните, които ми се струваха, задачи:
- определяне на първия и последния адрес на диапазона;
- определяне на следващия диапазон с определен размер (CIDR);
- проверка за принадлежност на адреса към диапазона.
Реализацията ще бъде за IPv6, но при необходимост логиката лесно може да се адаптира. Някои идеи извлякох , но реализирах малко по-различно. Също така в примерите няма проверка за грешки на входа. И така, да започнем.
Както вече споменах, първият и последният адрес на диапазона могат да се определят с помощта на битови операции, познавайки началото на диапазона и бинарната маска на подсетите. Следователно, най-напред трябва да превърнем CIDR в бинарна маска. За това ще съберем нейното hex представяне и ще я опаковаме в бинарно.
function cidrToMask ($cidr) {
$mask = str_repeat('f', ceil($cidr / 4));
$mask .= dechex(4 * ($cidr % 4));
$mask = str_pad($mask, 32, '0');
return pack('H*', $mask);
}Извикване pack(‘H*’, $mask) опакова hex представянето по същия начин, както и inet_pton(). С единствената разлика, че при повикването pack() всички 0 трябва да бъдат на своето място, а двоеточия в записа не бива да има, за разлика от разбираемия запис.
Следващата стъпка е изчисляването на началото и края на диапазона. И тук ще възникнат нюанси. Битовите операции са ограничени от разрядността на процесора. Следователно, на моя 32-битов CubieTruck, който понякога използвам за различни тестови забавления, не може да се обработят всички 128 бита адреса с една операция. Въпреки това, нищо не пречи да го разделим на групи от 32 бита (за всеки случай, кой знае на какви процесори ще стартираме).
function getRangeBoundary ($ip, $cidr, $which, $ipIsBin = false, $returnBin = false) {
$mask = cidrToMask($cidr);
if (!$ipIsBin) {
$ip = inet_pton($ip);
}
$ipParts = str_split($ip, 4);
$maskParts = str_split($mask, 4);
$rangeParts = [];
for ($i = 0; $i < count($ipParts); $i++) {
if ($which == 'start') {
/* Побитовый & адреса и маски оставит только биты префикса. */
$rangeParts[$i] = $ipParts[$i] & $maskParts[$i];
} else {
/* Побитовый | с обратной маской (~) оставит биты префикса и установит все биты локальной части в 1. */
$rangeParts[$i] = $ipParts[$i] | ~$maskParts[$i];
}
}
$rangeBoundary = implode($rangeParts);
if ($returnBin) {
return $rangeBoundary;
} else {
return inet_ntop($rangeBoundary);
}
}За бъдеща употреба предвиждаме възможността да предаваме IP и да получаваме резултат както в бинарен, така и в разбираем вид. Параметърът $which тук указва, дали искаме да получим началото или края на диапазона (стойностите 'start' или 'end' съответно).
Следващата задача (освен това най-практичната за нашата компания) е изчисляването на следващия диапазон. За тази задача не ми хрумна нищо по-добро, освен да разложа адреса в бинарен стринг и да добавя 1 на необходимата позиция, след което да сглобя всичко обратно. За да се избегнат артефакти, реших при разлагане и сглобяване да разделям адреса на байтове.
function getNextBlock ($ipStart, $cidr, $ipIsBin = false, $returnBin = false) {
if (!$ipIsBin) {
$ipStart = inet_pton($ipStart);
}
$ipParts = str_split($ipStart, 1);
$ipBin = '';
foreach ($ipParts as $ipPart) {
$ipBin .= str_pad(base_convert(unpack('H*', $ipPart)[1], 16, 2), 8, '0', STR_PAD_LEFT);
}
/* Добавляем 1 в нужном разряде двоичного представления строки "влоб" :) */
$i = $cidr - 1;
while ($i >= 0) {
if ($ipBin[$i] == '0') {
$ipBin[$i] = '1';
break;
} else {
$ipBin[$i] = '0';
}
$i--;
}
$ipBinParts = str_split($ipBin, 8);
foreach ($ipBinParts as $key => $ipBinPart) {
$ipParts[$key] = pack('H*', str_pad(base_convert($ipBinPart, 2, 16), 2, '0', STR_PAD_LEFT));
}
$nextIp = implode($ipParts);
if ($returnBin) {
return $nextIp;
} else {
return inet_ntop($nextIp);
}
}На изхода ще получим префикса на следващия диапазон с размера, посочен в $cidr. С тази функция разпределяме блокове адреси на нашите клиенти.
Накрая, проверка дали адресът попада в диапазона. Например, ние разпределихме един блок /48 за разпространение на блокове /64 на клиентите и трябва да се уверим, че при назначаването не излизаме извън зададения блок (на практика това ще се случи след дълго време, но все пак вероятността съществува). Тук всичко е просто. Получаваме началото и края на диапазона в бинарен вид и проверяваме дали адресът е в пределите.
function ipInRange ($ip, $rangeStart, $cidr) {
$start = getRangeBoundary($rangeStart, $cidr, 'start',false, true);
$end = getRangeBoundary($rangeStart, $cidr, 'end',false, true);
$ipBin = inet_pton($ip);
return ($ipBin >= $start && $ipBin <= $end);
}Надявам се, че беше полезно. Какви още функции за работа с адреси смятате, че биха били полезни? Всички допълнения, коментари и код ревюта са горещо приветствани в коментарите.
Ако вече сте наш клиент или само обмисляте да станете такъв, по повод публикуването на тази статия, предлагаме да получите блок \/64 напълно безплатно за всички услуги vps или отделен сървър в дата център Equinix Tier IV в Нидерландия, като се свържете с отдела за продажби и предоставите връзка към тази статия в тикета. Офертата е валидна до март 2020 г.
Малко реклама 🙂
Благодарим ви, че оставате с нас. Харесвате ли нашите статии? Искате ли да виждате повече интересни материали? Подкрепете ни, като направите поръчка или препоръчате на познати, , уникален аналог на entry-level сървъри, който е създаден от нас за вас: (с налични опции за RAID1 и RAID10, до 24 ядра и до 40GB DDR4).
Dell R730xd на половин цена в дата центъра Equinix Tier IV в Амстердам? Всичко това само при нас в Нидерландия! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2GHz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от 99 $! Чете се за това
Източник: habr.com
