极客笔记在Python中验证IP地址
在本教程中，我们将学习使用多种方式在Python中验证IP地址。当我们编写操作系统级别的程序时，这是非常有用的。如果我们正在开发Django或Flask中的一些Web应用程序，我们可能需要确定用户的IP地址是否有效。IP地址验证对于防止欺诈、为用户提供定位服务等方面至关重要。
让我们先简要介绍一下IP地址。
什么是IP（Internet Protocol）地址
IP代表互联网协议；它是分配给连接到互联网的每台计算机的唯一地址。它是指一组规则，用于控制数据在互联网上的传输方式的一部分。它结合了DNS解析和从一台计算机到另一台计算机的信息传输。
主要有两个版本的IP地址 – IPv4和IPv6。
IPv4 vs IPv6
IPv4地址是我们熟悉的地址。一个IPv4由四个数字（每个数字介于0和255之间）通过句点分隔而成。IP地址的格式是一个32位的数值地址，写成4个被称为（八进制）的十进制数。它提供了43亿个唯一地址的组合。
示例
32.253.431.175
IPv6
这是一个更新的版本，与上一个版本略有不同。它的样子如下所示。
3002:0bd6:0000:0000:0000:ee00:0033:6778
它使用字母和数字的组合。它将IPv4地址的可用空间数量扩大了三倍。这是一个128位的地址空间，它结合了2128个唯一地址，而IPv4只允许43亿个唯一地址。IPv6拥有IPv4的1028倍地址数量。
为什么我们需要IPv6
尽管IPv4被称为“版本4”，但它是历史上第一个创建的IP版本，从互联网诞生以来就存在。当时，工程师们无法想象43亿个IP地址不足以满足需求。到2022年，各种智能手机、笔记本电脑和平板电脑已经使用了42.9亿个地址。
如何在Python中验证IP地址
在本节中，我们将看到验证IP地址的各种方法。
方法1 – 使用count()方法
让我们了解下面的示例：
示例
def validate_ip(s):
# check number of periods
if s.count('.') != 3:
return 'Invalid Ip address'
ip_list = list(map(str, s.split('.')))
# check range of each number between periods
for element in ip_list:
if int(element) < 0 or int(element) > 255 or (element[0]=='0' and len(element)!=1):
return 'Invalid IP address'
return 'Valid IP address'
print(validate_ip('255.1.2.2'))
输出：
Valid IP Address
解释
在上面的代码中，我们使用了 count() 方法来计算 (点) 分隔符。如果分隔符的计数少于3，则输入的IP地址无效。然后我们检查每个数的范围是否满足条件。如果满足条件，则输入的IP地址有效。
这是一个简单的验证IP地址的示例。
方法2：使用set()
让我们理解以下示例
示例
def validate_ip(s):
# initialize count variable
count = 0
# check if period is present
for i in range(0, len(s)):
if(s[i] == '.'):
count = count+1
if(count != 3):
return 0
# check the range of numbers between periods
set_val= set()
for i in range(0, 256):
set_val.add(str(i))
count = 0
temp = ""
for i in range(0, len(s)):
if(s[i] != '.'):
temp = temp+s[i]
else:
if(temp in set_val):
count = count+1
temp = ""
if(temp in set_val):
count = count+1
# verifying all conditions
if(count == 4):
return 'Valid Ip address'
else:
return 'Invalid Ip address'
print(validate_ip('110.234.52.124'))
输出：
Valid Ip address
说明-
在代码中，我们初始化了计数变量count，用于计算IP地址中“.”的个数。如果分隔符的个数小于3，表示输入的IP地址无效；如果条件成立，则将set_val初始化为一个集合。在set_val中，我们将数字作为字符串范围从0到256进行添加。之后，我们再次初始化计数变量和一个空字符串temp。for循环迭代并检查字符串是否与“.”不相等；如果条件成立，则将该字符串添加到temp中。否则，我们检查字符串是否已存在于set_val中；如果为真，则将计数增加一并清除temp。
然后我们验证计数；如果计数等于四，则表示有一个有效的IP地址。
方法3：使用ipaddress()模块
Python提供了一个有用的模块，名为 ipaddress ，可以用于验证IP地址并对IP地址执行一些基本的算术操作。它不会明确评估IP地址是否有效，但我们需要使用一些逻辑来进行评估。
它提供了确定有效IP地址的最健壮和安全的方式。它支持IPv4和IPv6地址。
要使用此模块，我们需要将其导入到Python代码中。
让我们了解以下示例。
例-
import ipaddress
def validate_ip(ip_str):
try:
ip_obj = ipaddress.ip_address(ip_str)
print(f"The IP address {ip_obj} is valid")
except ValueError:
print(f"The IP address {ip_str} is not valid")
validate_ip("127.0.0.2.4")
validate_ip("127.0.0.0")
输出：
The IP address '127.0.0.2.4' is not valid
The IP address 127.0.0.0 is valid
使用这个模块的优点是可以验证IPv4和IPv6地址。
validate_ip("2001:0db8:75a2:0000:0000:8a2e:0340:5625")
输出:
The IP address 2001:db8:75a2::8a2e:340:5625 is valid
使用正则表达式验证IP
在这种方法中，我们将使用自定义的正则表达式来检查提供的IP字符串的格式。Python提供了re库，用于解析和匹配正则表达式。
这种方法不如ipaddress模块高效和健壮，它需要更多的代码行，并且检查字符串不仅是正确的形式，而且其中的值在0到255之间。我们还必须编写两个逻辑来检查IPv4和IPv6地址。
要验证IPv4，我们创建一个匹配IPv4地址的正则表达式字符串。让我们逐个了解以下正则表达式。
“[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}”
让我们逐个了解它的组成部分。
- [0-9] – 表示我们正在搜索0到9之间的数字字符。
- { 1,3} – 表示我们要查找前一个字符集的一个或多个实例。
- \. – 它告诉解析器检查”.”字符。在正则表达式中，我们需要使用\”\\\”转义来指定我们正在寻找一个特殊字符。
这三个组成部分组成了IP地址的一个字节（例如255.）。现在我们重复这些组成部分四次。
我们需要导入re模块来在Python中使用正则表达式。接下来，我们将使用 match() 函数来检查输入与正则表达式是否匹配。
示例
import re
match = re.match(r"[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}", "127.0.0.1")
print(match)
输出：
现在让我们实现完整的验证函数。
示例
import re
def validate_ip(ip_address):
match = re.match(r"[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}\.[0-9]{1,3}", ip_address)
if not bool(match):
print(f"The IP address {ip_address} is not valid")
return False
bytes = ip_address.split(".")
for ip_byte in bytes:
if int(ip_byte) < 0 or int(ip_byte) > 255:
print(f"The IP address {ip_address} is not valid")
return False
print(f"The IP address {ip_address} is valid")
return True
validate_ip('127.0.0.1')
输出:
The IP address 127.0.0.1 is valid
结论
在本教程中，我们学习了各种验证IP地址的方法，包括内置的ipaddress模块。我们学习了IPv4与IPv6地址的不同之处，以及为何需要IPv6地址。您可以轻松在系统上找到当前的IP地址。打开设备设置，然后打开系统偏好设置 > 网络 > 根据您的连接选择WiFi或以太网。