【netaddr系列】处理网络地址，你可能需要一个netaddr
网络运维中，我们永远也绕不开到的一个话题，就是网络地址（IP+MAC）
其中，尤以IP地址我们讨论的最多，因为在这个上面，有着太多的信息和话题值得我们去深究。
今天我们就为大家带来一个Python的网络地址工具包——netaddr。
它是一款功能非常强大的Python包，用于表示网络地址和处理网络地址。
它支持2层和3层地址。
我们今天先简单介绍一下3层地址的一些基础的定义和操作用法。
关于Python中的IP地址工具包，就笔者而言，我所知晓的几个包：
- Python内置的ipaddress包，功能简单，v4、v6的地址及网段操作基本都支持，但是API功能有限，有时候需要自己写一些逻辑辅助，偶尔略显鸡肋。随着笔者使用的不断深入，此包被逐渐弃用。
- IPy，功能已经很强大的IP地址处理工具类，GitHub上460+的star数，满足基本操作不在话下，同时API比较简单或者说非常简单，刚开始用还凑合，但是慢慢的，用的越来越拧巴，也许是想让网工上手难度低一些，封装的过于高度，IP地址和网段混着来（严重怀疑它和谷歌的ipaddr有着一些传承），恍惚间，个人觉得这个包这么做会丢失一些信息，有点得不偿失，同时身为一个在夹缝中的开发者和网络工程师，让我觉得这个包有时候怪怪的，不伦不类，面向对象的抽象不好。值得一提，最近更新到了1.0.1版本，对Python3.9兼容更好了。
- netaddr，功能强大，可以处理2、3层地址，2层地址支持很多手写格式，对于网段的计算、合并、子网、超网都非常简单，同时，数据结构的设计非常清晰，让我感觉很严谨，在不同场景下用不同的类，非常方便。GitHub上star数大约650+。个人认为，在笔者使用的范畴内，这个包，已经足够了，不需要再用其他的包了。我们本文也会着重介绍。更新的也不错，从2009年至今每年差不多都在更新。mac地址部分内置了一些厂家mac地址的oui信息，这块笔者也打算继续去挖掘一下。
- ipaddr，谷歌的一个IP地址工具类，但是功能略显单薄，也基本不更新。我看了看源代码，感觉IPy和它有点说不清得的关系。个人不太推荐。
以上四种工具包都是非常优秀的（至少前三种，笔者都实际使用过，第四种看了看源代码）。netaddr的更新频度也还ok，且是由一群人一起更新维护的，个人觉得非常值得一试。好了，言归正传，我们开始解开netaddr的神秘面纱。
本文估计也会写成一个系列，因为，netaddr的内涵非常宽广，浅浅深深，有很多可以挖掘的地方，在我们日常工作中都会有所帮助，这个大家都懂得，关于IP的相关需求层出不穷，曾经在一个群里，一个网工贴了一个ipv6的地址合不合法，我当时用了ipaddress的包，用字符串去构建一个IPv6的对象，成功就是合法，不成功就是非法，so easy。对于网络的划分等等也有类似的案例。
插播一句netadd的安装 ,确保你安装了Python和pip，建议使用3.8版本的Python，pip install netaddr即可。
用netaddr定义基本的IP对象
netaddr内置了很多的类，在不同的场景下有着不同的作用，有的时候感觉是守正出奇，中规中矩之下的外表，内核及其灵活多变，而底层又非常统一。
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我们安装完netaddr，导入包的时候会发现，它的一些基本的类和方法，上图红框部分，是个人觉得IP层面比较常用的。
谈起IP，我们最常见的就是IP地址和IP网段，我们今天主要就来介绍一下IP地址的基本操作。
IP地址的定义
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IP地址的定义非常简单，我们用IPAddress这个类，初始化的时候传入IP地址字符串即可，它会根据v4 、v6的进行判断，自动返回一个IP地址对象给我们。
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IPv6也是没问题的，同时会自动帮助我们压缩一下地址。
错误的IP地址，netaddr会报错，并给我们提示
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这样的话，有时候我们可以用它来校验IP地址，不用写正则表达式了。当然这个开销会比正则要大一些。
同时，我们也可以显示的指定IP地址版本，在一些特殊情况下多一道加固。
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IP地址的多种表现形式
IP地址本质是二进制，我们用了点分十进制的方式来表示，方便我们阅读交流。
在不同的情况下，我们对于IP地址的表现形式会有很多的要求，netaddr也是支持的，我们来简单演示一下
二进制表示方法
ip = IPAddress('192.168.1.10')
print(ip)
print(bin(ip)) # 用内置函数转换
print(ip.bin) # 调取对象的属性，其实本质是一个property修饰过后的方法
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十进制表示方法
ip = IPAddress('192.168.1.10')
print(int(ip))十进制可只有这一种方式方法了，只能用int来转换为整数，默认十进制。
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本质上是IPAdress的魔法函数实现了二、十、十六进制的转换，所以我们调用bin、int、hex就可以实现对应的进制了。
十六进制我们就不演示了，个人感觉用处不大。
点分二进制表示方法
ip = IPAddress('192.168.1.10')
print(ip.bin)
print(ip.bits()) # 注意，此处用的是一个bits的方法，一定要家"()",结果会返回一个点分二进制的字符串
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十进制的元组表示方法
这种表示方法，我取主机位的时候偶尔用。
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IP地址比较大小
IP地址也可以比较大小，实际意义，个人认为有两个场景
- 排序，各种情况下，我们需要按照IP地址排序的时候，可以考虑先转成IPAdress，然后比较
- 判断网络地址（网段地址）是否落在一个网段内，只要网络地址（或者网段地址的上下限）在待比较网段地址的上下限内即可。当然，实际netaddr有专门的比较网络地址和网段之间关系的函数或者方法。
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其他可能用到的
这些事内置的方法，笔者个人使用的并不是很多，大家可以根据自己情况取看看，看看是不是私网地址，是不是多播地址，是不是保留地址等等。
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补充说明
我们在比较网络地址和网段归属的时候，有时候会用for循环（多是嵌套），多在ACL或者路由的判断中。然后一个个的比较，实际上这种方法有时候比较暴力简单低效，在一台设备上计算都好，假如是全网去计算获取筛选，那效率应该及其低下，估计底下得算百万千万甚至上亿次，才可以。
笔者推荐的一个方法，是把相关网段地址解析后转成int类型，存储到数据库中，存储它的上下限，判断一个IP地址或者网段在整个ACL或者路由中的关系的时候，就变成了一个简单的数字比较，且大部分计算量都交给了数据库，无需过多的for循环，整体效率会更高，毕竟在数据库层面比较int的大小还是非常easy的。
所以我非常喜欢IPAddress的int转换，实际上我们自己写一个也非常简单，很多人上学的时候应该有在计算机网络这门课程观中学习过。
闲言碎语
本来想总结一下，感觉没啥必要，我们就是讲了一下为什么选择IP地址工具包netaddr，简单介绍了一下网络地址如何定义，一些表达方法。
下一节我们讲网段，本来打算一并写了的，但是发现工程量有点大，所以我给拆了一下，本系列就叫netaddr系列吧。预估3-5节。HW就要开始了，对于网络地址的归属和计算估计接踵而至，我也会尽快完成此系列，今年如果赶不上，大家明年也可以再回来看看。
最后
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