将 IPv6 地址转换为 64 位双精度

Question

IPv6 地址实际上是 128 位无符号整数，因此它们的范围 值为 [0, 3.40 × 10^38]

一个 128 位寄存器可以存储 2^128（超过 3.40 × 10^38）个不同的值。可以存储在 128 位中的整数值的范围取决于所使用的整数表示。使用两种最常见的表示形式，范围是 0 到 340,282,366,920,938,463,463,374,607,431,768,211,455 (2^128 − 1) 表示为（无符号）二进制数， https://en.wikipedia.org/wiki/128-bit

不过，任何语言的双精度浮点变量都可以高达 ±1.79769313486231570e+308 ，因此它绝对可以假设 128 位 int 可以的所有值，甚至更多。

我确信有一个现成的函数/库/一段代码可以从 IPv6 => double 转换。 任何人都可以发布代码或链接吗？

谢谢

最好是PHP，但你可以发布其他语言的代码，我会翻译成PHP。

附： 我已经阅读了这个相关问题Can double be used to store and safely retrieve 128 bit IPv6?，但 IMO 的答案是错误的，因为您 不需要 与 IPv6 地址（128 位）具有相同位的变量。 您只需要它能够假设 IPv6 可以具有的所有可能值。 正如我上面所说，尽管它只是 64 位，但 double 可以表示 128 位 int 的所有可能值，甚至更多。

这怎么可能？

这就是浮点寄存器的神奇之处。 与整数计算相比，它们在计算时占用更多 CPU，但功能更强大。

编辑：为什么我需要这种转换： 我有一个 MySQL 表，其中 IPv6 地址定义为 DECIMAL(39)，它是一个 39 位整数。如果是 IPv6，我需要按访问者的地址查询该表。

Answer 1

不过，任何语言的双精度浮点变量都可以高达 ±1.79769313486231570e+308 ，因此它绝对可以假设 128 位 int 可以的所有值，甚至更多。

这个假设是错误的。双精度浮点变量不能假设 128 位 int 可以的所有值。

这是因为计算机科学中的浮点类型精度有限。一旦得到大于 2^52 的数字，就不能再表示该范围内的单个整数。你被限制在 2^52, 2^52+2, 2^52+4, 2^52+6, ... 直到你达到 2^53，此时你会失去更多的精度，只代表值 2^ 53, 2^53+4, 2^53+8, 2^53+12, ...

因此，假设您的 IPv6 地址是 2^52+1，double 将无法表示它。

所以不，不可能在double 64 位浮点值定义的空间中表示整个 IPv6 地址范围。

请参阅Is Floating Point Math Broken?，了解有关浮点数学在计算机中如何工作的更详细细分。

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您的部分问题似乎是类型之间的一些混淆。计算机科学中的DECIMAL 类型与double 类型不同。 decimal 类型通常是某种 BigNum 实现。他们可能可以存储完整的 IPv6 地址，但它不会仅以 64 位存储。它将使用数据库实现所需的任何位数（可能超过 128 位，因为 decimal 通常设计用于处理定点数学）。

如果您需要将 IPv6 地址保存在数据库中，您可能可以使用 decimal(39) 类型摆脱它，但为了安全起见，您应该使用其中之一而是：

• 明确大小的 128 位整数字段
• 一个 16 字节的 VARCHAR（或其他类似字符串的字段），每个字符节省 8 位
• 一个 64 字节的 VARCHAR 字段，将 IP 地址保存在十六进制编码的字符串中（就像它们通常的表示方式一样）。
• 一个 22 字节的 VARCHAR 字段，将 IP 地址保存在 BASE64 编码字符串中