python IP地址轉整數

背景

今天有人問我 “為什么數據庫中有人推薦使用 int 類型來保存 IP 地址？”?，F在(2020年)來看這個東西已經有點過時了，一方面是磁盤空間不在那么貴，另一方面是 IPv6 與這條法則不兼容。

下面我們就來看一下把 IPv4 地址轉換成整數的原理和收益各是什么。

轉換的原理

一個 IPv4 類的地址共分為四個部分 0.0.0.0 然而每一個部分的取值范圍都在 0 ~ 255；也就是說每一個部分都可以用一個字節來保存，總共寫個字節就夠了，4 個字節不就是 int 嗎？

第一步 把 IP 地址的各個部分轉換為一個字節，并拼接它們，那么會得到一個 4 字節的串。

import structdef aton(ip_address: str) -> bytes: result = [] for i in ip_address.split(’.’): result.append(struct.pack('!B', int(i))) return b’’.join(result)

第二步 把字節串轉換成整數。

In [2]: aton('127.0.0.1') Out[2]: b’x7fx00x00x01’In [3]: int.from_bytes(b’x7fx00x00x01’,’big’) Out[3]: 2130706433

這樣我們就把 IPv4 地址轉換成了一個整數，完整的代碼如下。

import structdef aton(ip_address: str) -> bytes: result = [] for i in ip_address.split(’.’): result.append(struct.pack('!B', int(i))) return b’’.join(result)if __name__ == '__main__': bts = aton('127.0.0.1') print(int.from_bytes(bts, ’big’))

運行效果如下。

python3 main.py 2130706433

轉換的收益與限制

如果不做轉換可以使用 varchar 來保存 IPv4 地址，這樣的話需要 15 (3*4 + 3) 個字節才行；如果轉換一下只需要 4 個字節就行了，節約了磁盤空間，可能會多用點 cpu 時間。

今天來說 IPv6 已經是主流，它的長度直接從之前的 4 字節直接漲到了 16 字節；int 不再能滿足需求，為了可以統一處理這兩種類型的 IP 現在推薦使用 varchar 來保存。

inet_aton 與 inet_ntoa

這一對 IP 是 IPv4 時代的轉換函數，目前來看已經過時。

1、inet_aton IP 轉數字。

In [4]: socket.inet_aton('127.0.0.1') Out[4]: b’x7fx00x00x01’

2、inet_ntoa 數字轉 IP。

In [5]: socket.inet_ntoa(b’x7fx00x00x01’) Out[5]: ’127.0.0.1’

inet_pton 與 inet_ntop

這是一對新的 API ，這對 API 兼容了 IPv4 和 IPv6 。

In [6]: socket.inet_pton(socket.AF_INET6,'5aef:2b::8') Out[6]: b’Zxefx00+x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x08’In [7]: socket.inet_ntop(socket.AF_INET6,b’Zxefx00+x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x00x08’) Out[7]: ’5aef:2b::8’In [8]: socket.inet_pton(socket.AF_INET,'127.0.0.1') Out[8]: b’x7fx00x00x01’In [9]: socket.inet_ntop(socket.AF_INET,b’x7fx00x00x01’) Out[9]: ’127.0.0.1’

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