IPV4及IPV6正则表达式详解
IPV4及IPV6正则表达式详解
- 一、 背景
- 二、实际应用情况
- 2.1 IPv4
- 2.1.1 IPv4说明
- 2.1.2 IPv4地址解析
- 2.1.3 IPv4正则表达式
- 2.2 IPv6
- 2.2.1 IPv6说明
- 2.2.2 IPv6地址特点
- 2.2.3 IPv6正则表达式
- 2.2.4 IPv6正则表达式（不支持ipv6兼容格式）
- 2.3 正则表达式特殊字符说明
一、 背景
多个市场要求无线4G网管全面支持IPv6，在开发过程中，遇到大量需要做IPv6校验的地方，本文通过正则表达式解决IP校验问题，来介绍正则表达式最基本的用法。
2012年6月6日，全球范围内的IPv6网络正式启动，IPv6的应用已经是大势所趋。
正则表达式（Regular expressions）本质上是一个微小的且高度专业化的编程语言，它被签入到高级语言中供程序员使用。正则表达式通过制定一些规则来描述那些你希望匹配的字符集合，比如ip地址、电话号码等。正则表达式的强大之处在于一些特殊符号的使用，特殊符号定义了字符集合、组匹配、模式重复次数。
二、实际应用情况
2.1 IPv4
2.1.1 IPv4说明
IPv4地址的长度为32b(bit)，分为4段，每段8位，用十进制数表示，每段数字范围为0~255，段与段之间用应为句点“.”隔开。例如某计算机IP地址为111.222.333.2
2.1.2 IPv4地址解析
分析IP地址的组成特点：250-255、200-249、0-199
这三种情况可以分开考虑：
250-255：三位数，百位是2，十位是5，个位是0~5，用正则表达式可以写成：25[0-5]
200-249：三位数，百位是2，十位是04，个位是09，用正则表达式可以写成：2[0-4]\d
0-199：这个可以继续分拆:
l 0-9： 一位数，个位是0~9，用正则表达式可以写成：\d
l 10-99： 二位数，十位是19，个位是09，用正则表达式可以写成：[1-9]\d
l 100-199：三位数，百位是1，十位是09，个位是09，用正则表达式可以写成：1\d{2}
于是0-99的正则表达式可以合写为[1-9]?\d，那么0-199用正则表达式就可以写成(1\d{2})|([1-9]?\d)，这样0~255的正则表达式就可以写成(25[0-5]|2[0-4]\d|((1\d{2})|([1-9]?\d)))
2.1.3 IPv4正则表达式
/(?:(?:2[0-4][0-9]\.)|(?:25[0-5]\.)|(?:1[0-9][0-9]\.)|(?:[1-9][0-9]\.)|(?:[0-9]\.)){3}(?:(?:2[0-4][0-9])|(?:25[0-5])|(?:1[0-9][0-9])|(?:[1-9][0-9])|(?:[0-9]))/
在线校验结果：
https://jex.im/regulex/#!flags=i&re=(%3F%3A(%3F%3A2%5B0-4%5D%5B0-9%5D%5C.)%7C(%3F%3A25%5B0-5%5D%5C.)%7C(%3F%3A1%5B0-9%5D%5B0-9%5D%5C.)%7C(%3F%3A%5B1-9%5D%5B0-9%5D%5C.)%7C(%3F%3A%5B0-9%5D%5C.))%7B3%7D(%3F%3A(%3F%3A2%5B0-4%5D%5B0-9%5D)%7C(%3F%3A25%5B0-5%5D)%7C(%3F%3A1%5B0-9%5D%5B0-9%5D)%7C(%3F%3A%5B1-9%5D%5B0-9%5D)%7C(%3F%3A%5B0-9%5D))
2.2 IPv6
2.2.1 IPv6说明
IPv6的地址长度为128b（bit） ，是IPv4地址长度的4倍。采用十六进制表示。IPv6有3种表示方法：
| 表示方法 | 格式 | 示例 |
|---|---|---|
| 冒分十六进制表示法 | 格式为X:X:X:X:X;X:X:X，其中每个X表示地址中的16b，以十六进制表示 | ABCD:FDEC:2425:AAAA:CBDA:34CC:CCCB:1234 这种表示方法中每个X的前导0都是可以省略的，例如 ABCD:0000:2425:AAAA:0BDA:34CC:B000:1234->ABCD:0:2425:AAAA:BDA:34CC:B000:1234 |
| 0位压缩表示法 | 在某些情况下，一段IPv6地址中可能包含很长一段0，可以把连续的一段0压缩为“::”。但是，为了保证地址解析的唯一性，地址中“::”只能出现一次 | EEE1:0:0:0:0:0:1001 ->EEE1::1001 0:0:0:0:0:0:E ->0:E 0:0:0:0:0:0:0: -> :: |
| 内嵌IPv4表示法 | 为了实现IPv4->IPv6的互通，IPv4地址会嵌入到IPv6地址中。此时，地址表示为X:X:X:X:X;X:d.d.d.d，前96b采用冒分16进制表示，后32b地址则使用IPv4地址中的点分法 | ::192.168.0.1与::ee:192.168.0.1 注压缩0法，在前96b中依然适用 |
2.2.2 IPv6地址特点
| 表示方法 | 格式 | 正则 |
| 十六进制表示法(包括前导0省略) | 纯数字格式-2000:0003:5522:8999:2333:0000:1232:0001 | ([0-9a-fA-F]{1,4}:){7}([0-9a-fA-F]{1,4}:) |
| 纯字母格式--AAAA:BBBB:CCCC:DDDD;EEEE:FFFFF:AAAA | ||
| 数字字母组合格式--AAAA:67BB:22C:1111;2:1311:22AA | ||
| 格式中前面带0--AAAA:07BB:0000:0111;2:1011:220A | ||
| 格式中每一位前面每一位带0--0AAA:07BB:0000:0111;02:0011:020A | ||
| 全为0--0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000 | ||
| 格式中前面带0--AAAA:07BB:0000:0111;2:1011:220A | ||
| 多位0在中间--0AAA:0:0:0:0:0:020A | ||
| 多位0在前面--0:0:0:0:f0f:e1:f001:7009 | ||
| 多位0在后面--f0f:e1:f001:7009:0:0:0:0 | ||
| 全为0--0:0:0:0:0:0:0:0 | ||
| 全为0--000:0:0:0:0:0:0:0 | ||
| 全为0--00:0:0:0:0:0:0:0 | ||
| 全为0--0000:0:0:0:0:0:0:0 | ||
| 前导0省略位置便利 | ||
| 一个位置前导0省略-- | ||
| ABCD:EEEE:DDDD:FFFF:11111:2222:3333:1 | ||
| ABCD:EEEE:DDDD:FFFF:11111:2222:2:4444 | ||
| ABCD:EEEE:DDDD:FFFF:11111:3:3333:4444 | ||
| ABCD:EEEE:DDDD:FFFF:4:2222:3333:4444 | ||
| ABCD:EEEE:DDDD:5:11111:2222:3333:4444 | ||
| ABCD:EEEE:6:FFFF:11111:2222:3333:4444 | ||
| ABCD:7:DDDD:FFFF:11111:2222:3333:4444 | ||
| 8:EEEE:DDDD:FFFF:11111:2222:3333:4444 | ||
| 其他位置前导0省略-- | ||
| AB:EEE:0:FF:1:800:3333:444 | ||
| AB:EEE:0:FF:1:800:3330:444 | ||
| AB:EEE:0:FF:1:800:3300:444 | ||
| AB:EEE:0:FF:4:800:3000:444 | ||
| 1111:EEE:0:FF:4:800:3000:444b | ||
| 0位压缩表示法(左起有6个位置用标准16进制表示) | ABCD:EFFF:2ccc:6789:ABCD:EF01:8.6.18.19 | (([0-9A-Fa-f]{1,4}:){6}(((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)){3})|:[0-9A-Fa-f]{1,4}|:)) |
| ABCD:EFFF:2ccc:6789:ABCD:EF01::ABCD | ||
| ABCD:EFFF:2ccc:6789:ABCD:EF01:: | ||
| 0位压缩表示法(左起有5个位置用标准16进制表示) | ABCD:EFFF:2ccc:6789:ABCD::8.6.18.19 | (([0-9A-Fa-f]{1,4}:){5}(:((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)){3})|((:[0-9A-Fa-f]{1,4}){1,2})|:)) |
| ABCD:EFFF:2ccc:6789:ABCD::ABCD | ||
| ABCD:EFFF:2ccc:6789:ABCD:: | ||
| ABCD:EFFF:2ccc:6789:EF01::ABCD:EF01 | ||
| 0位压缩表示法(左起有4个位置用标准16进制表示) | ABCD:EFFF:2ccc:6789::ABCD:8.6.18.19 | (([0-9A-Fa-f]{1,4}:){4}(((:[0-9A-Fa-f]{1,4})?:((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)){3}))|((:[0-9A-Fa-f]{1,4}){1,3})|:)) |
| ABCD:EFFF:2ccc:6789::8.6.18.19 | ||
| ABCD:EFFF:2ccc:6789::ABCD | ||
| ABCD:EFFF:2ccc:6789::ABCD:EF01 | ||
| ABCD:EFFF:2ccc:6789::ABCD:EF01:EF01 | ||
| ABCD:EFFF:2ccc:6789:: | ||
| 0位压缩表示法(左起有3个位置用标准16进制表示) | ABCD:EFFF:2ccc::8.6.18.19 | (([0-9A-Fa-f]{1,4}:){3}(((:[0-9A-Fa-f]{1,4}){0,2}:((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)){3}))|((:[0-9A-Fa-f]{1,4}){1,4})|:)) |
| ABCD:EFFF:2ccc::6789:8.6.18.19 | ||
| ABCD:EFFF:2ccc::6789:ABCD | ||
| ABCD:EFFF:2ccc:6789::ABCD:EF01:8.6.18.19 | ||
| ABCD:EFFF:2ccc::ABCD | ||
| ABCD:EFFF:2ccc::ABCD:EF01 | ||
| ABCD:EFFF:2ccc::ABCD:EF01:EF01 | ||
| ABCD:EFFF:2ccc::ABCD:EF01:EF01:EF01 | ||
| ABCD:EFFF:2ccc:: | ||
| 0位压缩表示法(左起有2个位置用标准16进制表示) | ABCD:EFFF::8.6.18.19 | (([0-9A-Fa-f]{1,4}:){2}(((:[0-9A-Fa-f]{1,4}){0,3}:((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)){3}))|((:[0-9A-Fa-f]{1,4}){1,5})|:)) |
| ABCD:EFFF::6789:8.6.18.19 | ||
| ABCD:EFFF::2ccc:6789:8.6.18.19 | ||
| ABCD:EFFF::2ccc:2ccc:6789:8.6.18.19 | ||
| ABCD:EFFF::ABCD | ||
| ABCD:EFFF::ABCD:EF01 | ||
| ABCD:EFFF:2ccc::2ccc:2ccc:ABCD | ||
| ABCD:EFFF:2ccc::ABCD:EF01:EF01:EF01 | ||
| ABCD:EFFF:2ccc::ABCD:EF01:EF01:EF01:EF01 | ||
| ABCD:EFFF:: | ||
| 0位压缩表示法(左起有1个位置用标准16进制表示) | ABCD::8.6.18.19 | (([0-9A-Fa-f]{1,4}:){1}(((:[0-9A-Fa-f]{1,4}){0,4}:((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)){3}))|((:[0-9A-Fa-f]{1,4}){1,6})|:)) |
| ABCD::6789:8.6.18.19 | ||
| ABCD::2ccc:6789:8.6.18.19 | ||
| ABCD::2ccc:2ccc:6789:8.6.18.19 | ||
| ABCD::EFFF:2ccc:2ccc:6789:8.6.18.19 | ||
| ABCD::ABCD | ||
| ABCD::ABCD:EF01 | ||
| ABCD::2ccc:2ccc:ABCD | ||
| ABCD::ABCD:EF01:EF01:EF01 | ||
| ABCD::ABCD:EF01:EF01:EF01:EF01 | ||
| ABCD::ABCD:EF01:EF01:EF01:EF01:EFF1 | ||
| ABCD:: | ||
| 0位压缩表示法(左起开始压缩) | ::8.6.18.19 | (:(((:[0-9A-Fa-f]{1,4}){0,5}:((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)){3}))|((:[0-9A-Fa-f]{1,4}){1,7})|:)) |
| ::6789:8.6.18.19 | ||
| ::2ccc:6789:8.6.18.19 | ||
| ::2ccc:2ccc:6789:8.6.18.19 | ||
| ::EFFF:2ccc:2ccc:6789:8.6.18.19 | ||
| ::EFFF:2ccc:2ccc:6789:6789:8.6.18.19 | ||
| ::ABCD | ||
| ::ABCD:EF01 | ||
| ::2ccc:2ccc:ABCD | ||
| ::ABCD:EF01:EF01:EF01 | ||
| ::ABCD:EF01:EF01:EF01:EF01 | ||
| ::ABCD:EF01:EF01:EF01:EF01:EFF1 | ||
| ::ABCD:EF01:EF01:EF01:EF01:EFF1:EFF1 | ||
| :: |
2.2.3 IPv6正则表达式
((([0-9a-fA-F]{1,4}:){7}([0-9a-fA-F]{1,4}|:))|
(([0-9a-fA-F]{1,4}:){6}(((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d))){3})|:[0-9a-fA-F]{1,4}|:))|
(([0-9a-fA-F]{1,4}:){5}(:((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)){3}))|((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,3})|:))|(([0-9a-fA-F]{1,4}:){4}(((:[0-9a-fA-F]{1,4})?:((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d))){3}))|((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,3})|:))|
(([0-9a-fA-F]{1,4}:){3}(((:[0-9a-fA-F]{1,4}){0,2}:((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d))){3}))|((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,4})|:))|
(([0-9a-fA-F]{1,4}:){2}(((:[0-9a-fA-F]{1,4}){0,3}:((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d))){3}))|((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,5})|:))|
(([0-9a-fA-F]{1,4}:){1}(((:[0-9a-fA-F]{1,4}){0,4}:((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d))){3}))|((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,6})|:))|
(:(((:[0-9a-fA-F]{1,4}){0,5}:((25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d)(\.(25[0-5]|2[0-4]\d|1\d\d|[1-9]?\d))){3}))|((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,7})|:))|
2.2.4 IPv6正则表达式（不支持ipv6兼容格式）
([0-9a-fA-F]{1,4}:){7,7}([0-9a-fA-F]{1,4}|:)| // eg: 1:2:3:4:5:6:7:8 或 1:2:3:4:5:6:7::
([0-9a-fA-F]{1,4}:){1,6}(:[0-9a-fA-F]{1,4}|:)| // eg: 1:2:3:4:5:6::8 或 1:2:3:4:5:6::
([0-9a-fA-F]{1,4}:){1,5}((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,2}|:)| // eg: 1:2:3:4:5::8 或 1:2:3:4:5::
([0-9a-fA-F]{1,4}:){1,4}((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,3}|:)| // eg: 1:2:3:4::8 或 1:2:3:4::
([0-9a-fA-F]{1,4}:){1,3}((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,4}|:)| // eg: 1:2:3::8 或 1:2:3::
([0-9a-fA-F]{1,4}:){1,2}((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,5}|:)| // eg: 1:2::8 或 1:2::
[0-9a-fA-F]{1,4}:((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,6}|:)| // eg: 1::8 或 1::
:((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,7}|:) // eg: ::2:3:4:5:6:7:8 或 ::
/^([0-9a-fA-F]{1,4}:){7,7}([0-9a-fA-F]{1,4}|:)|([0-9a-fA-F]{1,4}:){1,6}(:[0-9a-fA-F]{1,4}|:)|([0-9a-fA-F]{1,4}:){1,5}((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,2}|:)|([0-9a-fA-F]{1,4}:){1,4}((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,3}|:)|([0-9a-fA-F]{1,4}:){1,3}((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,4}|:)|([0-9a-fA-F]{1,4}:){1,2}((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,5}|:)|[0-9a-fA-F]{1,4}:((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,6}|:)|:((:[0-9a-fA-F]{1,4}){1,7}|:)/
在线校验结果：
https://jex.im/regulex/#!flags=i&re=(%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D%3A)%7B7%2C7%7D(%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D%7C%3A)%7C(%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D%3A)%7B1%2C6%7D(%3A%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D%7C%3A)%7C(%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D%3A)%7B1%2C5%7D((%3A%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D)%7B1%2C2%7D%7C%3A)%7C(%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D%3A)%7B1%2C4%7D((%3A%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D)%7B1%2C3%7D%7C%3A)%7C(%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D%3A)%7B1%2C3%7D((%3A%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D)%7B1%2C4%7D%7C%3A)%7C(%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D%3A)%7B1%2C2%7D((%3A%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D)%7B1%2C5%7D%7C%3A)%7C%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D%3A((%3A%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D)%7B1%2C6%7D%7C%3A)%7C%3A((%3A%5B0-9a-fA-F%5D%7B1%2C4%7D)%7B1%2C7%7D%7C%3A)