python3实现网络字节序和ipv4、ipv6互转[通俗易懂]

全栈程序员站长

发布于 2022-07-28 09:53:41

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大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

文章目录

1. 前言
2. 什么是是网络字节序？
3. ipv4和ipv6简介
4. 转换
- 4.1 ipaddress
- 4.2 socket 和 struct
- 4.3 IPy
- 4.4 netaddr
5. 参考文献

1. 前言

项目中涉及到了ip和网络自己序的相互转换，写此博客用以记录转换的方法。

2. 什么是是网络字节序？

网络字节顺序是TCP/IP中规定好的一种数据表示格式，它与具体的CPU类型、操作系统等无关，从而可以保证数据在不同主机之间传输时能够被正确解释。网络字节顺序采用big endian（大端）排序方式。

本节来自大小端及网络字节序

网络上传输的数据都是字节流,对于一个多字节数值,在进行网络传输的时候,先传递哪个字节?也就是说,当接收端收到第一个字节的时候,它将这个字节作为高位字节还是低位字节处理,是一个比较有意义的问题。

UDP/TCP/IP协议规定:

把接收到的第一个字节当作高位字节看待，这就要求发送端发送的第一个字节是高位字节；而在发送端发送数据时，发送的第一个字节是该数值在内存中的起始地址处对应的那个字节，也就是说，该数值在内存中的起始地址处对应的那个字节就是要发送的第一个高位字节(即:高位字节存放在低地址处)；由此可见,多字节数值在发送之前,在内存中因该是以大端法存放的。

3. ipv4和ipv6简介

详情请看 IPV4与IPV6的区别（史上最详细）

IPv6与IPv4的区别主要有以下几点：

IPv6的地址空间更大。IPv4中规定IP地址长度为32位（4个字节），即有232– 1个地址；而IPv6中IP地址的长度为128位（16个字节），即有2128 – 1个地址。夸张点说就是，如果IPV6被广泛应用以后，全世界的每一粒沙子都会有相对应的一个IP地址。
IPv6的路由表更小。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则,这使得路由器能在路由表中用一条记录(Entry)表示一片子网,大大减小了路由器中路由表的长度,提高了路由器转发数据包的速度。
IPv6的组播支持以及对流的支持增强。这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量控制提供了良好的网络平台。
IPv6加入了对自动配置的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络(尤其是局域网)的管理更加方便和快捷。
IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中，用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，这极大地增强了网络安全。

4. 转换

本节来自 python将ipv6转换为整数

通过使用python自带的官方库和某些第三方库都可以实现 ip 和网络字节序之间的相互转换，目前了解到的由如下4中方法。

4.1 ipaddress

import ipaddress


ip4 = '102.103.104.105'
net4 = 1718052969
ip6 = '2001:0db8:3c4d:0015:0000:0000:1a2f:1a2b'
net6 = 42540766429944781121676641069932943915

int(ipaddress.ip_address(ip4)) # 1718052969
int(ipaddress.ip_address(ip6)) # 42540766429944781121676641069932943915
str(ipaddress.ip_address(net4)) # '102.103.104.105'
str(ipaddress.ip_address(net6)) # '2001:0db8:3c4d:0015:0000:0000:1a2f:1a2b'

4.2 socket 和 struct

import socket
import struct

ip4 = '102.103.104.105'
net4 = 1718052969
ip6 = '2001:0db8:3c4d:0015:0000:0000:1a2f:1a2b'
net6 = 42540766429944781121676641069932943915

socket.inet_pton(socket.AF_INET, ip4)
socket.inet_pton(socket.AF_INET6, ip6)
socket.inet_ntop(socket.AF_INET, net4)
socket.inet_ntop(socket.AF_INET, net6)

# 如果只需要ipv4和网络字节序的互转，也可使用inet_ntoa()方法
socket.inet_ntoa(struct.pack("!I", net4)) # '102.103.104.105'
struct.unpack("!I", socket.inet_aton(ip4)) # (1718052969,)

4.3 IPy

安装第三方库IPy

pip install IPy

import IPy

IPy.IP(ip4).int() # 1718052969


ip4 = '102.103.104.105'
net4 = 1718052969
ip6 = '2001:0db8:3c4d:0015:0000:0000:1a2f:1a2b'
net6 = 42540766429944781121676641069932943915

IPy.IP(ip4).int() # 1718052969
IPy.IP(ip6).int() # 42540766429944781121676641069932943915

IPy.IP(net4).strCompressed() # '102.103.104.105'
IPy.IP(net6).strCompressed() # '2001:db8:3c4d:15::1a2f:1a2b'

4.4 netaddr

安装第三方库netaddr

pip install netaddr

目前我使用netaddr只能ip地址->网络字节序的单项转换。

from netaddr import *


ip4 = '102.103.104.105'
net4 = 1718052969
ip6 = '2001:0db8:3c4d:0015:0000:0000:1a2f:1a2b'
net6 = 42540766429944781121676641069932943915

IPNetwork(ip4).ipv4().value # 1718052969
IPNetwork(ip4).ipv6().value # 281472399796329
IPNetwork(ip6).ipv4().value # 报错
IPNetwork(ip6).ipv6().value # 42540766429944781121676641069932943915