Question

IP地址规划是网络设计中非常重要的一个环节，规划的好坏会直接影响路由协议算法的效率，包括网络性能、可扩展性等方面，在这个过程当中，免不了要计算大量的IP地址，包括网段、网络掩码、广播地址、子网数、IP类型等。Python提供了一个强大的第三方模块IPy（ https://github.com/haypo/python-ipy/ ），最新版本为V0.81。IPy模块可以很好地辅助我们高效完成IP的规划工作，下面进行详细介绍。

以下是IPy模块的安装，这里采用源码的安装方式：

# wget https：//pypi.python.org/packages/source/I/IPy/IPy-0.81.tar.gz --no-check-certificate
# tar -zxvf IPy-0.81.tar.gz
# cd IPy-0.81
# python setup.py install

1.2.1　IP地址、网段的基本处理

IPy模块包含IP类，使用它可以方便处理绝大部分格式为IPv6及IPv4的网络和地址。比如通过version方法就可以区分出IPv4与IPv6，如：

>>>IP（'10.0.0.0/8'）.version
4   #4代表IPv4类型
>>>IP（'：：1'）.version
6   #6代表IPv6类型

通过指定的网段输出该网段的IP个数及所有IP地址清单，代码如下：

from IPy import IP
ip = IP（'192.168.0.0/16'）
print ip.len   #输出192.168.0.0/16网段的IP个数
for x in ip：  #输出192.168.0.0/16网段的所有IP清单
  print（x）

执行结果如下：

65536
192.168.0.0
192.168.0.1
192.168.0.2
192.168.0.3
192.168.0.4
192.168.0.5
192.168.0.6
192.168.0.7
192.168.0.8
……

下面介绍IP类几个常见的方法，包括反向解析名称、IP类型、IP转换等。

>>>from IPy import IP
>>>ip = IP（'192.168.1.20'）
>>>ip.reverseNames       #反向解析地址格式
['20.1.168.192.in-addr.arpa.']
>>>ip.iptype   #192.168.1.20为私网类型'PRIVATE'
>>> IP（'8.8.8.8'）.iptype   #8.8.8.8为公网类型
'PUBLIC'
>>> IP（"8.8.8.8"）.int     #转换成整型格式
134744072
>>> IP（'8.8.8.8'）.strHex   #转换成十六进制格式
'0x8080808'
>>> IP（'8.8.8.8'）.strBin   #转换成二进制格式
'00001000000010000000100000001000'
>>> print（IP（0x8080808））    #十六进制转成IP格式
8.8.8.8

IP方法也支持网络地址的转换，例如根据IP与掩码生产网段格式，如下：

>>>from IPy import IP
>>>print（IP（'192.168.1.0'）.make_net（'255.255.255.0'））
192.168.1.0/24
>>>print（IP（'192.168.1.0/255.255.255.0'， make_net=True））            
192.168.1.0/24
>>>print（IP（'192.168.1.0-192.168.1.255'， make_net=True）） 
192.168.1.0/24

也可以通过strNormal方法指定不同wantprefixlen参数值以定制不同输出类型的网段。输出类型为字符串，如下：

>>>IP（'192.168.1.0/24'）.strNormal（0）
'192.168.1.0'
>>>IP（'192.168.1.0/24'）.strNormal（1）
'192.168.1.0/24'
>>>IP（'192.168.1.0/24'）.strNormal（2）
'192.168.1.0/255.255.255.0'
>>>IP（'192.168.1.0/24'）.strNormal（3）
'192.168.1.0-192.168.1.255'

wantprefixlen的取值及含义：

wantprefixlen=0，无返回，如192.168.1.0；

wantprefixlen=1，prefix格式，如192.168.1.0/24；

wantprefixlen=2，decimalnetmask格式，如192.168.1.0/255.255.255.0；

wantprefixlen=3，lastIP格式，如192.168.1.0-192.168.1.255。

1.2.2　多网络计算方法详解

有时候我们想比较两个网段是否存在包含、重叠等关系，比如同网络但不同prefixlen会认为是不相等的网段，如10.0.0.0/16不等于10.0.0.0/24，另外即使具有相同的prefixlen但处于不同的网络地址，同样也视为不相等，如10.0.0.0/16不等于192.0.0.0/16。IPy支持类似于数值型数据的比较，以帮助IP对象进行比较，如：

>>>IP（'10.0.0.0/24'） < IP（'12.0.0.0/24'）
True

判断IP地址和网段是否包含于另一个网段中，如下：

>>> '192.168.1.100' in IP（'192.168.1.0/24'）
True
>>>IP（'192.168.1.0/24'） in IP（'192.168.0.0/16'）
True

判断两个网段是否存在重叠，采用IPy提供的overlaps方法，如：

>>>IP（'192.168.0.0/23'）.overlaps（'192.168.1.0/24'）
1   #返回1代表存在重叠
>>>IP（'192.168.1.0/24'）.overlaps（'192.168.2.0'）
0   #返回0代表不存在重叠

示例 　根据输入的IP或子网返回网络、掩码、广播、反向解析、子网数、IP类型等信息。

#！/usr/bin/env python
from IPy import IP
ip_s = raw_input（'Please input an IP or net-range： '）   #接收用户输入，参数为IP地址或网段地址
ips = IP（ip_s）
if len（ips） > 1：   #为一个网络地址
  print（'net： %s' % ips.net）   #输出网络地址
  print（'netmask： %s' % ips.netmask）   #输出网络掩码地址
  print（'broadcast： %s' % ips.broadcast）   #输出网络广播地址
  print（'reverse address： %s' % ips.reverseNames[0]）   #输出地址反向解析
  print（'subnet： %s' % len（ips））   #输出网络子网数
else：   #为单个IP地址
  print（'reverse address： %s' % ips.reverseNames[0]）   #输出IP反向解析
print（'hexadecimal： %s' % ips.strHex）   #输出十六进制地址
print（'binary ip： %s' % ips.strBin）   #输出二进制地址
print（'iptype： %s' % ips.iptype）   #输出地址类型，如PRIVATE、PUBLIC、LOOPBACK等

分别输入网段、IP地址的运行返回结果如下：

# python simple1.py
Please input an IP or net-range： 192.168.1.0/24
net： 192.168.1.0
netmask： 255.255.255.0
broadcast： 192.168.1.255
reverse address： 1.168.192.in-addr.arpa.
subnet： 256
hexadecimal： 0xc0a80100
binaryip： 11000000101010000000000100000000
iptype： PRIVATE
# python simple1.py   
Please input an IP or net-range： 192.168.1.20
reverse address： 20.1.168.192.in-addr.arpa.
hexadecimal： 0xc0a80114
binaryip： 11000000101010000000000100010100
iptype： PRIVATE

参考提示

1.2.1节官网文档与示例参考 https://github.com/haypo/python-ipy/ 。

1.2.2节示例1参考 http://blog.philippklaus.de/2012/12/ip-address-analysis-using-python/ 和 http://www.sourcecodebrowser.com/ipy/0.62/class_i_py_1_1_i_pint.html 等文章的IPy类说明。