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在 Python 中对 IPv6 地址和网络进行按位操作

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Python3 具有易于使用的 ipaddress 库，提供许多计算。但是，地址没有按位布尔运算符。

这篇文章向你展示如何对 IPv6Address() 对象执行按位操作。我们将使用以下策略：

  1. 使用 .packed 获取 IP 地址的二进制 bytes() 实例
  2. 使用 int.from_bytes() 获取表示二进制地址的整数
  3. 使用该整数执行按位操作
  4. 使用 result.to_bytes(16, ...) 将整数转换回正确字节顺序的 bytes() 数组
  5. 从结果字节数组构造 IPv6Address() 对象。

Python 代码：

bitwise_ipv6_utils.py
import ipaddress

def bitwise_and_ipv6(addr1, addr2):
    result_int = int.from_bytes(addr1.packed, byteorder="big") & int.from_bytes(addr2.packed, byteorder="big")
    return ipaddress.IPv6Address(result_int.to_bytes(16, byteorder="big"))

def bitwise_or_ipv6(addr1, addr2):
    result_int = int.from_bytes(addr1.packed, byteorder="big") | int.from_bytes(addr2.packed, byteorder="big")
    return ipaddress.IPv6Address(result_int.to_bytes(16, byteorder="big"))

def bitwise_xor_ipv6(addr1, addr2):
    result_int = int.from_bytes(addr1.packed, byteorder="big") ^ int.from_bytes(addr2.packed, byteorder="big")
    return ipaddress.IPv6Address(result_int.to_bytes(16, byteorder="big"))

示例用法：

bitwise_ipv6_example.py
a = ipaddress.IPv6Address('2001:16b8:2703:8835:9ec7:a6ff:febe:96b1')
b = ipaddress.IPv6Address('2001:16b8:2703:4241:9ec7:a6ff:febe:96b1')

print(bitwise_and_ipv6(a, b)) # IPv6Address('2001:16b8:2703:1:9ec7:a6ff:febe:96b1')
print(bitwise_or_ipv6(a, b)) # IPv6Address('2001:16b8:2703:ca75:9ec7:a6ff:febe:96b1')
print(bitwise_xor_ipv6(a, b)) # IPv6Address('0:0:0:ca74::')

类似地，你可以使用此代码来操作 IPv6Network() 实例：

bitwise_ipv6_network_example.py
a = ipaddress.IPv6Network('2001:16b8:2703:8835:9ec7:a6ff:febe::/112')
b = ipaddress.IPv6Network('2001:16b8:2703:4241:9ec7:a6ff:febe::/112')

print(bitwise_and_ipv6(a.network_address, b.network_address)) # IPv6Address('2001:16b8:2703:1:9ec7:a6ff:febe:0')
print(bitwise_or_ipv6(a.network_address, b.network_address)) # IPv6Address('2001:16b8:2703:ca75:9ec7:a6ff:febe:0')
print(bitwise_xor_ipv6(a.network_address, b.network_address)) # IPv6Address('0:0:0:ca74::')

注意返回类型始终是 IPv6Address() 而不是 IPv6Network()，因为按位操作的结果没有关联的网络掩码。

除了 .network_address，你还可以使用 IPv6Address() 实例的其他属性，如 .broadcast_address 或 .hostmask 或 .netmask。

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