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Python中实现ipaddress网络地址的处理

前言

ipaddress库提供了处理IPv4与IPv6网络地址的类。这些类支持验证，查找网络上的地址和主机，以及其他常见的操作。

本篇，将详细介绍Python中ipaddress库的使用规则。（内容涉及很多计算机网络知识，如果不懂，可以参考书籍《计算机网络》）

地址

一般来说，我们使用ipaddress库是通过ip_address()函数构建一个地址对象。它会返回一个IPv4Address或IPv6Address实例。实例如下：

import ipaddress
import binascii

addresses = [
    '121.63.3.59',
    '2001:0db8:3c4d:0015:0000:0000:1a2f:1a2b'
]

for ip in addresses:
    address = ipaddress.ip_address(ip)
    print("IP地址：", address)
    print("IP Version:", address.version)
    print("是否是专用地址:", address.is_private)
    print("是否是公网地址:", address.is_global)
    print("是否是多播地址:", address.is_multicast)
    print("是否是环回地址:", address.is_loopback)
    print("是否是link-local保留:", address.is_link_local)
    print("判断地址是否未指定:", address.is_unspecified)
    print("IP地址16进制:", binascii.hexlify(address.packed))

运行之后，效果如下：

网络

网络地址通常用一个基本地址和一个掩码表示，掩码指示地址的哪些部分表示网络，哪些部分表示该网络上的地址。可以显式的表示掩码，也可以使用一个前缀长度值来表示，示例如下：

import ipaddress

addresses = [
    '192.168.1.0/24',
    '2001:0db8:3c4d:0015::/64'
]

for n in addresses:
    net = ipaddress.ip_network(n)
    print("是否是专用地址:", net.is_private)
    print("该网段的广播地址:", net.broadcast_address)
    print("IP地址与子网掩码:", net.compressed)
    print("掩码以二进制的格式展示:", net.with_netmask)
    print("以主机掩码格式展示:", net.with_hostmask)
    print("网络中的地址总数:", net.num_addresses)
    print()

运行之后，效果如下：

涉及IP地址与子网掩码以及广播地址等知识，读者可以参考《计算机网络》。

打印网络地址有多少IP可用

在IPv4的网络地址中，我们一般将其分为A,B,C类，上面我们提供的192.168.1.0是一个C类地址。学过网络的应该一眼就可以看出来其主机地址有254个，基地址为192.168.1.0，而广播地址为192.168.1.255。整体是256个。

因为这是C类地址，数学稍微好点的肯定手到擒来，但是我给你一个IPv6或者IPv4的A类地址，能口算出来多少的恐怕很少吧，而ipaddress库可以直接遍历打印，示例如下：

import ipaddress

n = '192.168.1.0/24'
net = ipaddress.ip_network(n)
for ip in zip(net):
    print(ip)

运行之后，效果如下：

这里遍历迭代，列出了所有的地址。如果只列出可用的主机地址把zip(net)改为zip(net.hosts())即可（也就是去除了广播地址与基地址的其他地址）。

当然，如果你只是想确定一个地址是否在网络中，可以直接使用in进行判断。示例如下：

import ipaddress

n = '192.168.1.0/24'
net = ipaddress.ip_network(n)
ip=ipaddress.ip_address('192.168.1.233')
if ip in net:
    print("在里面")

接口

网络接口表示网络上的一个特定地址，可以表示为一个主机地址和一个网络前缀或网络掩码。示例如下：

import ipaddress

addresses = [
    '192.168.1.251/24',
    '2001:0db8:3c4d:0015:0000:0000:1a2f:1a2b/64'
]

for ip in addresses:
    iface = ipaddress.ip_interface(ip)
    print(iface)
    print("网络地址：", iface.network)
    print("ip地址：", iface.ip)
    print("字符串表示形式：", iface.with_prefixlen)
    print("二进制表示掩码：", iface.with_netmask)
    print("主机掩码表示：", iface.with_hostmask)

运行之后，效果如下：