IPv6地址的算术运算（大整数）

Question

我正在处理以以下形式表示的IPv6地址:

FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF

在内部，我将它们存储在一个数组中:

TIp6Bytes = array [0..15] of Byte;

我需要以多种方式操作IPv6地址，包括添加、分割、乘等。有人能推荐一种好的方法吗？

我猜我应该提到我正在使用Delphi 2009。

- norgepaul

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为什么不将它们作为2D数组内部存储呢？8x2字节，就像IPv4地址被处理为4x1字节一样。 - Andrew Coleson

我正在使用Synapse中使用的相同类型，这样我就可以使用它已经提供的多个函数。不确定为什么他们不将其存储为8x2，但事实就是如此 :) - norgepaul

我的IP库已经更新，它可以使用字符串输入和输出进行正确的IP数学计算，并带有一些类函数。它使用了许多验证，甚至使用了压缩、混合和压缩混合IPv6地址。该库被用于IPvX计算器中。 - Ron Maupin

Answer 1

这里有一个用于Pascal的大数单位，Jes Klinke在这里编写了它。

免责声明：我个人没有使用过此库。

- Marshall Fryman

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哇...处理Int128、Int256...一直到Int3k，再加上一些备用的。:) 很好的发现，看起来它可以很好地解决问题，尽管我还没有深入研究这些部分。 (+1 希望我能给更多) - skamradt

我尝试使用这个库，但减法函数中存在一个重大的错误。我试图联系作者，但没有收到回复。请查看我的答案以获取另一种选择。 - norgepaul

Answer 2

我曾经编写过一个IPv4和IPv6转换单元，其中包括了两种类型的IP地址的自定义变量类型。

例如，使用这些变量类型，可以进行以下示例算术运算和转换：

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var
  I4: TIPv4;
  I6: TIPv6;
  V1, V2, V3, V4: Variant;
begin
  I4 := StrToIPv4('192.0.2.128');
  I6 := IPv4ToIPv6(I4);
  V1 := VarIPv6Create('2001:db8:85a3:0:0:8a2e:0370:7334');
  V2 := IPv6ToVar(I6);
  V3 := V1 - V2;
  V4 := V1 or V2;
  if V3 < V4 then
    Log(V3 + ' is smaller than ' + V4);
  if V2.Equals('::ffff:192.0.2.128') or V2.IsZero then
    Log('OK');
  Log('V1 = ' + V1.AsStringOutwritten);
  Log('V2 = ' + V2.AsURL);
  Log('V3 = ' + V3.AsStringCompressed);
  V4.Follow;
end;

procedure TForm1.Log(const S: String);
begin
  Memo.Lines.Add(S);
end;

自定义变体类型确实非常强大。

- NGLN

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我已经下载了你的IPv4和IPv6转换单元，首先我要祝贺你的工作，它非常出色。现在你的单元中真正缺少的是一个函数来验证某个IPv6地址是否在IPv6子网的范围内或外部。类似于IsInIPv6Subnet('2001:db8:4000:0123:ac45::01ff','2001:db8:4000::/36')。有计划添加这样的函数吗？ - FjodrSo

Answer 3

在尝试了许多建议后，我找不到一个满足我所有需求并且没有错误的库。我更加努力地搜索，发现了一个相对较新的Alex Ciobanu库，它可以无缝地处理BigIntegers（和Big Cardinals），允许您以与操作普通整数、Cardinals等类似的方式操纵它们。

除了BigIntegers外，该库还提供了许多非常有用的功能。从自述文件中可以看出：

- 一组通用的集合类（List、Dictionary、HashSet等）。 - 将日期/时间功能组合在几个结构中（在某种程度上相当于.NET的DateTime结构）。 - 类型支持概念，为每个内置的Delphi类型定义了一组默认的“支持类”（在集合中用作默认值）。可以为您的自定义数据类型注册自定义“类型支持”类。 - BigCardinal和BigInteger数据类型。 - Delphi中的智能指针

该库正在积极开发中。事实上，作者在一天内修复了我发现的一个小错误。

您可以在Alex的博客上了解有关该库的更多信息，并从Google code下载DeHL。

- norgepaul

Answer 4

我认为如果你能够进行加法，那么你就可以使用它来进行减法、乘法和除法。我应该假设溢出将被简单地忽略吗？

我似乎记得有一种使用异或运算符来添加位变量的方法。我现在正在寻找这个答案。

希望这会指引你朝着正确的方向前进。如果我能找到那个异或代码，我会为你发布的。

这里是： 按位操作 排他性异或经常用于位操作。例如： 1 xor 1 = 0 1 xor 0 = 1 1110 xor 1001 = 0111（这相当于没有进位的加法）

参考文献为： http://www.absoluteastronomy.com/topics/Exclusive_disjunction

- Rodddgers