Python3标准库：ipaddress Internet地址

1. ipaddress Internet地址

ipaddress模块提供了处理IPv4和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，以及其他常见操作。

1.1 地址

最基本的对象表示网络地址本身。可以向ip_address()传入一个字符串、整数或字节序列来构造一个地址。返回值是一个IPV4Address或IPv6Address实例，这取决于使用什么类型的地址。

import binascii
import ipaddress

ADDRESSES = [
    '10.9.0.6',
    'fdfd:87b5:b475:5e3e:b1bc:e121:a8eb:14aa',
]

for ip in ADDRESSES:
    addr = ipaddress.ip_address(ip)
    print('{!r}'.format(addr))
    print('   IP version:', addr.version)
    print('   is private:', addr.is_private)
    print('  packed form:', binascii.hexlify(addr.packed))
    print('      integer:', int(addr))
    print()

这两个类可以提供地址的不同表示以满足不同的用途，还可以回答一些基本断言，如这个地址是否为组播通信保留，或者它是否在一个专用网(private network)中。

1.2 网络

网络由一个地址范围定义。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。可以显式表示掩码，也可以使用一个前缀长度值来表示，如下例所示。

import ipaddress

NETWORKS = [
    '10.9.0.0/24',
    'fdfd:87b5:b475:5e3e::/64',
]

for n in NETWORKS:
    net = ipaddress.ip_network(n)
    print('{!r}'.format(net))
    print('     is private:', net.is_private)
    print('      broadcast:', net.broadcast_address)
    print('     compressed:', net.compressed)
    print('   with netmask:', net.with_netmask)
    print('  with hostmask:', net.with_hostmask)
    print('  num addresses:', net.num_addresses)
    print()

与地址一样，对应IPv4和IPv6网络分别有两个网络类。每个类都提供了一些属性或方法来访问与网络相关的值，如广播地址和主机可以使用的网络地址。

网络实例是可迭代的，会提供网络上的地址。 

import ipaddress

NETWORKS = [
    '10.9.0.0/24',
    'fdfd:87b5:b475:5e3e::/64',
]

for n in NETWORKS:
    net = ipaddress.ip_network(n)
    print('{!r}'.format(net))
    for i, ip in zip(range(3), net):
        print(ip)
    print()

这个例子只打印了部分地址，因为IPv6网络可能包含太多的地址，无法在这里全部输出。

迭代处理网络会提供地址，不过并不是所有这些地址都能作为主机的合法地址。例如，网络的基地址和广播地址也包含在内。要查找能够由网络上常规主机使用的地址，可以使用hosts()方法，它会生成一个生成器。

import ipaddress

NETWORKS = [
    '10.9.0.0/24',
    'fdfd:87b5:b475:5e3e::/64',
]

for n in NETWORKS:
    net = ipaddress.ip_network(n)
    print('{!r}'.format(net))
    for i, ip in zip(range(3), net.hosts()):
        print(ip)
    print()

将这个例子的输出与前一个例子进行比较，可以看到，主机地址中不包含迭代处理整个网络时生成的前几个值。

除了迭代器协议，网络还支持in操作符，可以用来确定一个地址是否是一个网络的一部分。

import ipaddress

NETWORKS = [
    ipaddress.ip_network('10.9.0.0/24'),
    ipaddress.ip_network('fdfd:87b5:b475:5e3e::/64'),
]

ADDRESSES = [
    ipaddress.ip_address('10.9.0.6'),
    ipaddress.ip_address('10.7.0.31'),
    ipaddress.ip_address(
        'fdfd:87b5:b475:5e3e:b1bc:e121:a8eb:14aa'
    ),
    ipaddress.ip_address('fe80::3840:c439:b25e:63b0'),
]

for ip in ADDRESSES:
    for net in NETWORKS:
        if ip in net:
            print('{}
is on {}'.format(ip, net))
            break
    else:
        print('{}
is not on a known network'.format(ip))
    print()

in的实现使用网络掩码来测试地址，所以这比展开网络上的完整地址列表要高效得多。

1.3 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。

import ipaddress

ADDRESSES = [
    '10.9.0.6/24',
    'fdfd:87b5:b475:5e3e:b1bc:e121:a8eb:14aa/64',
]

for ip in ADDRESSES:
    iface = ipaddress.ip_interface(ip)
    print('{!r}'.format(iface))
    print('network:
  ', iface.network)
    print('ip:
  ', iface.ip)
    print('IP with prefixlen:
  ', iface.with_prefixlen)
    print('netmask:
  ', iface.with_netmask)
    print('hostmask:
  ', iface.with_hostmask)
    print()

接口对象包含一些属性，可以分别访问完整的网络和地址，另外提供了多种不同方法来表示接口和网络掩码。