使用 Java 获取同一网络（子网）中连接的 IP 列表

在本教程中，我们探索了使用 Java 扫描和检索同一子网内连接的 IP 地址列表的不同方法。

为了简单起见，我们使用了InetAddress类，使用了 Java 8 的 Stream API 进行简洁的函数编程，并使用 Apache Commons Net 库进行更强大的子网处理和端口扫描等高级任务。

在网络中，检索同一网络（子网）内连接的IP 地址列表对于网络监控和设备管理等任务至关重要。此外，这还有助于识别特定 IP 范围内的活动设备并确保它们可访问。

在本教程中，我们将探索 Java 中用于扫描和检索同一子网内 IP 地址列表的各种方法。我们将介绍使用 Java 的InetAddress类的解决方案以及使用 Java 8 Stream API 的增强功能。最后，我们将使用 Apache Commons Net 库演示更高级的子网处理。

了解 IP 地址和子网
IP 地址可唯一标识网络上的设备，而子网则将一系列 IP 地址组合在一起。子网可将网络划分为更小、更易于管理的块，有助于提高性能和安全性。

子网通常由 IP 地址和子网掩码表示（例如192.168.1.0/24）。子网掩码定义 IP 地址的哪一部分代表网络，哪一部分标识单个主机。

例如，子网192.168.1.0/24涵盖从192.168.1.1到192.168.1.254的所有地址。在这种情况下，前三个八位字节（192.168.1）代表网络，最后一个八位字节可以是 1 到 254 之间的任意数字，用于标识各个主机。

子网掩码255.255.255.0表示 IP 地址的前三部分代表网络，而最后一部分则因主机而异。

让我们看看如何在 Java 中动态确定子网：

private String getSubnet() throws UnknownHostException {
    InetAddress localHost = InetAddress.getLocalHost();
    byte[] ipAddr = localHost.getAddress();
    return String.format("%d.%d.%d", (ipAddr[0] & 0xFF), (ipAddr[1] & 0xFF), (ipAddr[2] & 0xFF));
}

此方法检索本地计算机的 IP 地址，我们从前三个八位字节中提取子网。代码根据环境动态计算子网，使其能够适应不同的网络配置。

使用 Java 的InetAddress类
检查网络中设备可达性的最简单方法之一是使用 Java 的InetAddress类。此外，此类允许我们验证特定 IP 地址的设备在给定的超时期限内是否可以到达。

一旦我们动态确定了子网，我们就可以通过从 1 到 254 的数字附加到基地址来循环遍历子网内可能的 IP 地址：

@Test
public void givenSubnet_whenScanningForDevices_thenReturnConnectedIPs() throws Exception {
    String subnet = getSubnet();
    List<String> connectedIPs = new ArrayList<>();
    for (int i = 1; i <= 254; i++) {
        String ip = subnet + "." + i;
        if (InetAddress.getByName(ip).isReachable(100)) {
            connectedIPs.add(ip);
        }
    }
    assertFalse(connectedIPs.isEmpty());
}

对于每个 IP，我们使用InetAddress.getByName()方法创建一个InetAddress对象。然后，我们使用isReachable()方法检查它是否可访问。如果设备可访问，我们将 IP 地址添加到列表中。

IP 地址列表将根据当前连接到同一网络的设备而有所不同。

使用 Java 8 Stream API 简化子网扫描
Java 8 引入了Stream API，让我们能够以简洁、实用的方式处理集合和数组。此外，我们可以利用此功能以精简的方式执行子网扫描：

@Test
public void givenSubnet_whenUsingStream_thenReturnConnectedIPs() throws UnknownHostException {
    String subnet = getSubnet();
    List<String> connectedIPs = IntStream.rangeClosed(1, 254)
            .mapToObj(i -> subnet + "." + i)
            .filter(ip -> {
                try {
                    return InetAddress.getByName(ip).isReachable(100);
                } catch (Exception e) {
                    return false;
                }
            })
            .toList();
    assertFalse(connectedIPs.isEmpty());
}

这里，我们使用IntStream.rangeClosed(1, 254)来生成可能的 IP 地址范围。然后我们使用mapToObj()将生成的数字附加到动态检索的子网，并使用 filter()检查每个 IP 是否可访问。

虽然这并没有引入新的网络功能，但它展示了如何使用 Stream API（Java 8 中引入的强大功能）来组织和简化解决方案。

使用 Apache Commons Net Library 进行高级子网处理
对于更高级的子网管理，我们可以使用Apache Commons Net库，它提供了一些实用程序来轻松处理子网。此库的一个用例是使用TelnetClient ( Apache Commons Net 库提供的SocketClient的子类) 检查子网内设备上的开放端口（例如端口 80）：

@Test
public void givenSubnet_whenCheckingForOpenPorts_thenReturnDevicesWithOpenPort() throws UnknownHostException {
    SubnetUtils utils = new SubnetUtils(getSubnet() + ".0/24");
    int port = 80;
    List<String> devicesWithOpenPort = Arrays.stream(utils.getInfo().getAllAddresses())
            .filter(ip -> {
                TelnetClient telnetClient = new TelnetClient();
                try {
                    telnetClient.setConnectTimeout(100);
                    telnetClient.connect(ip, port);
                    return telnetClient.isConnected();
                } catch (Exception e) {
                    return false;
                } finally {
                    try {
                        if (telnetClient.isConnected()) {
                            telnetClient.disconnect();
                        }
                    } catch (IOException ex) {
                        System.err.println(ex.getMessage());
                    }
                }
            })
            .toList();
    assertFalse(devicesWithOpenPort.isEmpty());
}

在此示例中，SubnetUtils生成子网内所有有效的 IP 地址（例如192.168.1.0/24）。对于每个 IP 地址，我们尝试使用TelnetClient.connect()方法连接到端口 80。连接成功后，系统会将 IP 地址添加到具有开放端口的设备列表中。然后，它在finally块中使用telnetClient.disconnect()关闭连接，以确保正确的资源管理。