Python - ipaddress模块

基础概念

ip地址

定义：互联网协议地址，它是分配给网络中每个设备（计算机，手机，路由器等）的唯一逻辑标识符。就像设备的“门牌号，用于在网络中固定位和是被设备，实现设备间的通信”

核心作用：标识主机，定位网络

主要版本

• ipv4：IPv4： 目前最广泛使用的版本，格式为 X.X.X.X (例如 192.168.1.10)，其中每个 X 是 0-255 的十进制数（对应8位二进制）。总长度32位，理论上可提供约43亿个地址，但已面临枯竭
• ipv6：为解决IPv4地址耗尽问题而设计，格式为 XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX:XXXX (例如 2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334)，其中每个 X 是4位十六进制数。总长度128位，提供近乎无限的地址空间。简化规则（省略前导零、压缩连续零段）使其更易书写

分类：

• 公有ip地址：由ICANN及其下属机构（如APNIC、RIPE NCC等）分配给ISP或大型组织，在互联网上是全球唯一的，用于访问互联网。需要付费租用。
• 私有IP地址： 在局域网内部使用，不需要全球唯一，也不能直接访问互联网。需要通过NAT（网络地址转换）技术转换为公有IP才能上网。私有地址范围：
  • 10.0.0.0 - 10.255.255.255 (10.0.0.0/8)
  • 172.16.0.0 - 172.31.255.255 (172.16.0.0/12)
  • 192.168.0.0 - 192.168.255.255 (192.168.0.0/16)

子网掩码

定义：一个与IP地址成对出现的32位二进制数（通常也写作点分十进制形式）

核心作用：划分网络位和主机位。实现子网划分，提高IP地址利用率和网络管理效率

工作原理：

• 子网掩码由连续的1和连续的0组成
• 1的位：对应ip地址中的网络位
• 0的位：对应ip地址中的主机位

标识方法：

• 点分十进制：如255.255.255.0，255.255.0.0，255.0.0.0
• CIDR表示法：/后跟数字，表示子网掩码中连续1的个数：
  • /24：255.255.255.0，前24位是网络位
  • /16：255.255.0.0，前16位是网络位
  • /8：255.0.0.0，前8位是网络位
  • /30：255.255.255.252，常用于点对点链路

网段

定义：指共享同一个网络地址的一组IP地址所覆盖的范围。简单说，就是处于同一个子网内的所有IP地址构成的连续地址块

核心作用： 界定一个广播域的范围。同一个网段内的设备可以直接通信（通常通过交换机/集线器），不需要经过路由器转发。不同网段间的设备通信必须通过路由器（网关）

网络地址

通过将某个IP地址与其子网掩码进行逻辑与运算得到的结果。它代表了一个特定子网的标识符
每个 IP 地址本质上都是一个 /32 网络（在 IPv4 中）：这表示只包含自己的网络

特点：

• 是一个网段中最小的地址
• 不能分配给任何主机设备使用
• 用于标识整个子网本身

广播地址

在一个网段中最大的地址，发送到这个地址的数据包，会被该网段的所有主机设备接收和处理

特点：

• 不能分配给任何主机设备使用
• 用于向同一子网内的所有设备发送广播信息（如ARP请求，DHCP发现）
  

主机地址

在一个网段中，拍出了网络地址和广播地址之后，剩下的那些可以实际分配给主机设备（如手机，电脑等）使用的ip地址，范围网络地址+1到广播地址-1（在192.168.1.0/24这个网段中，主机范围是192.168.1.1到192.168.1.254）

默认网关

通常是连接本地网络中（子网）与外部网络（其他子网或互联网）的路由器接口在该本地网络中配置的ip地址

核心作用：当一台设备需要与不同网段的目标设备通信时，它会将数据包发送给默认网关，默认网关（路由器）负责根据路由表将数据包转发到正确的目的地网络

特点：

• 必须与发送设备处于同一个子网中
• 是一个可用的主机地址
  

总结

• IP地址+子网掩码 = 定义设备身份和所属网络
  子网掩码划分出IP地址中的网络部分和主机部分

• 网络地址
  子网的“名字”或“编号”，有IP地址AND子网掩码计算得出，代表网段起点

• 广播地址
  子网的“全体呼叫地址”，主机位全1，代表网段终点

• 网段
  从网络地址+1到广播地址-1的连续IP地址范围

• 主机地址
  网段内可分配给设备的具体IP

• 默认网关
  本网段内路由器的入口地址，是通往其他网络的“大门”

类比

想象IP地址是你的完整邮寄地址（国家+省+市+区+街道+门牌号）。子网掩码就像一把尺子，划定了“市”这个层级。对于同一个“市”（网络地址）内的不同“门牌号”（主机地址），邮递员（路由器）直接投递；发往不同“市”的信件，则先送到市邮局（网关）

简单示例：

• 设备ip：192.168.1.100
• 子网掩码：255.255.255.0
• 网络地址：192.168.1.100
• 网段：192.168.1.0/24
• 网段范围：192.168.1.1到192.168.1.254（主机范围）
• 广播地址：192.168.1.255

基础用法

创建地址/网络对象

• ipaddress.IPv4Address：创建单个ipv4地址
  

• ipaddress.IPv4Network：创建ipv4网络（严格模式下要求主机位全0）
  

• ipaddress.IPv4Interface：创建带接口信息的对象（保留掩码）
  

常用函数

智能类型推断（自动识别类型）

ip_address()：智能创建ipv4/ipv6地址

• 自动识别ipv4/ipv6地址并创建
  

• 支持整数创建
  

ip_network()：智能创建网络对象

ip_interface(): 智能创建接口对象（保留掩码信息）

网络操作函数

collapse_addresses()：合并连续/重叠网络（路由聚合）

处理对象是网络对象，非单个IP地址
每个 IP 地址本质上都是一个 /32 网络（在 IPv4 中）

summarize_address_range()：生成覆盖IP范围的最小CIDR列表

get_mixed_type_key()：IPv4/IPv6混合排序的键函数

其他属性方法

is_private / is_global：检查地址类型

reverse_pointer：获取反向DNS查询名

实用工具函数-暂无