なぜPythonでIPアドレスを扱うのか

ネットワークエンジニアは、 設計・構築・移行・障害対応のさまざまな場面でIPアドレスを扱います。

例えば、100台の機器に対して 「入力されたIPが正しいか」 「正しいネットワークに所属しているか」 を目視で確認するとします。

1台ずつ確認すれば時間がかかり、 コピー＆ペーストや計算ミスも発生します。

Pythonのipaddressとは何か

Pythonには、 IPv4・IPv6アドレスやネットワークを扱うための ipaddress モジュールが標準で用意されています。

外部ライブラリを追加インストールしなくても、 Python 3が利用できれば基本的なIPアドレス計算を始められます。

まずimportする

import ipaddress

以降のサンプルでは、 この ipaddress モジュールを利用します。

1つのIPアドレスを扱う

最も基本的なのが ipaddress.ip_address() です。

import ipaddress

ip = ipaddress.ip_address("192.168.10.25")

print(ip)
print(type(ip))
print(ip.version)

文字列だった "192.168.10.25" が、 IPv4Address オブジェクトへ変換されます。

IPアドレスを単なる文字列ではなく 「IPアドレスとして意味を持つデータ」 に変えることがポイントです。

IPv6も同じ方法で扱える

import ipaddress

ip = ipaddress.ip_address("2001:db8::10")

print(ip)
print(type(ip))
print(ip.version)

ip_address() は入力内容を見てIPv4かIPv6かを判断します。

アドレス同士を比較する

IPアドレスオブジェクトは比較できます。

import ipaddress

ip1 = ipaddress.ip_address("192.168.10.10")
ip2 = ipaddress.ip_address("192.168.10.20")

print(ip1 == ip2)
print(ip1 < ip2)

これは、IPアドレス一覧を並び替えたり、 範囲を確認したりするときに利用できます。

ネットワークを扱う

ip_network() を使うと、 192.168.10.0/24 のようなネットワークそのものを扱えます。

import ipaddress

network = ipaddress.ip_network("192.168.10.0/24")

print("ネットワーク:", network)
print("ネットワークアドレス:", network.network_address)
print("ブロードキャスト:", network.broadcast_address)
print("サブネットマスク:", network.netmask)
print("プレフィックス長:", network.prefixlen)
print("アドレス総数:", network.num_addresses)

ホスト部が設定された値を渡すとどうなるか

次の値を考えてみましょう。

import ipaddress

network = ipaddress.ip_network("192.168.10.25/24")

192.168.10.25/24 は端末のIPアドレスとしては自然ですが、 /24のネットワークアドレスは 192.168.10.0 です。

ip_network() は標準ではネットワークアドレスとして厳密にチェックするため、 ホスト部が設定された値はエラーになります。

strict=Falseを使用する

import ipaddress

network = ipaddress.ip_network(
    "192.168.10.25/24",
    strict=False
)

print(network)

strict=False を指定すると、 ホスト部を含むアドレスから所属ネットワークを取得できます。

端末IPとプレフィックスを扱う

ネットワーク機器のインターフェースでは、 次のような値をよく扱います。

これはネットワークアドレスではなく、 「192.168.10.0/24上にある192.168.10.25という端末IP」 を意味します。

このような場合には ip_interface() が便利です。

import ipaddress

interface = ipaddress.ip_interface("192.168.10.25/24")

print("IPアドレス:", interface.ip)
print("所属ネットワーク:", interface.network)
print("サブネットマスク:", interface.netmask)

IPアドレスの所属ネットワークを判定する

実務で特に便利なのが、 「このIPアドレスは、このネットワークに含まれるか」 という判定です。

例：192.168.10.25は192.168.10.0/24に含まれるか

import ipaddress

ip = ipaddress.ip_address("192.168.10.25")
network = ipaddress.ip_network("192.168.10.0/24")

if ip in network:
    print("ネットワークに含まれています")
else:
    print("ネットワークに含まれていません")

別ネットワークの場合

import ipaddress

ip = ipaddress.ip_address("192.168.20.25")
network = ipaddress.ip_network("192.168.10.0/24")

print(ip in network)

どんな場面で使えるのか

利用可能なホストアドレスを取得する

hosts() を使うと、 ネットワーク内のホストアドレスを順番に取得できます。

分かりやすいように 192.168.10.0/29 を使用します。

import ipaddress

network = ipaddress.ip_network("192.168.10.0/29")

for ip in network.hosts():
    print(ip)

一般的なIPv4の/29ネットワークでは、 ネットワークアドレス 192.168.10.0 とブロードキャストアドレス 192.168.10.7 を除いたアドレスが取得できます。

リストとして保存する

import ipaddress

network = ipaddress.ip_network("192.168.10.0/29")

hosts = list(network.hosts())

print(hosts)
print("ホスト数:", len(hosts))

ネットワークを複数のサブネットへ分割する

subnets() を使うと、 あるネットワークをより小さいネットワークへ分割できます。

192.168.10.0/24を/26へ分割する

import ipaddress

network = ipaddress.ip_network("192.168.10.0/24")

for subnet in network.subnets(new_prefix=26):
    print(subnet)

/24から/26へプレフィックスを2ビット増やしたため、 4つのサブネットへ分割されました。

設計時の利用例

例えば 10.10.0.0/16 を拠点ごとの/24へ分割し、 自動的にネットワーク一覧を作成することもできます。

import ipaddress

network = ipaddress.ip_network("10.10.0.0/16")

subnets = network.subnets(new_prefix=24)

for i, subnet in enumerate(subnets, start=1):
    print(i, subnet)

    if i == 5:
        break

ネットワークの重複を確認する

IPアドレス設計で危険なのが、 ネットワーク範囲の重複 です。

例えば次の2つを考えます。

• 192.168.10.0/24
• 192.168.10.128/25

2つ目のネットワークは、 1つ目のネットワークの内部に含まれています。

import ipaddress

network1 = ipaddress.ip_network("192.168.10.0/24")
network2 = ipaddress.ip_network("192.168.10.128/25")

print(network1.overlaps(network2))

重複していない場合は False が返ります。

複数のネットワークを総当たりで確認する

import ipaddress

networks = [
    ipaddress.ip_network("10.10.10.0/24"),
    ipaddress.ip_network("10.10.20.0/24"),
    ipaddress.ip_network("10.10.10.128/25"),
]

for i in range(len(networks)):
    for j in range(i + 1, len(networks)):
        if networks[i].overlaps(networks[j]):
            print(
                "重複:",
                networks[i],
                "<->",
                networks[j]
            )

不正なIPアドレスを検出する

ip_address() は、入力値が正しいIPv4またはIPv6形式でなければ ValueError を発生させます。

この仕組みを利用すると、 設計表やユーザー入力のチェックができます。

import ipaddress

ip_text = "192.168.10.300"

try:
    ip = ipaddress.ip_address(ip_text)
    print("正常:", ip)

except ValueError:
    print("不正なIPアドレス:", ip_text)

複数IPを確認する

import ipaddress

ip_list = [
    "192.168.10.1",
    "192.168.10.20",
    "192.168.10.300",
    "10.0.0.1",
    "abc",
]

for ip_text in ip_list:

    try:
        ip = ipaddress.ip_address(ip_text)
        print("OK :", ip)

    except ValueError:
        print("NG :", ip_text)

実務で使えるIPアドレスチェックを作る

ここまで学んだ内容を組み合わせ、 簡単なチェックプログラムを作ります。

要件

VLAN 100のネットワークは 192.168.100.0/24 とします。

次のIPアドレス一覧について、 形式が正しいか、 VLAN 100のネットワーク内に存在するか確認します。

• 192.168.100.10
• 192.168.100.20
• 192.168.200.30
• 192.168.100.300

import ipaddress

network = ipaddress.ip_network("192.168.100.0/24")

ip_list = [
    "192.168.100.10",
    "192.168.100.20",
    "192.168.200.30",
    "192.168.100.300",
]

for ip_text in ip_list:

    try:
        ip = ipaddress.ip_address(ip_text)

    except ValueError:
        print(f"NG 形式不正 : {ip_text}")
        continue

    if ip in network:
        print(f"OK 所属     : {ip}")

    else:
        print(f"NG 範囲外   : {ip}")

処理の流れ

1. 基準ネットワークを作成する 192.168.100.0/24 をネットワークオブジェクトへ変換します。
2. IPアドレスを1件ずつ読み込む 実務ではCSVやExcelから取得する形へ拡張できます。
3. IPアドレス形式を検証する 不正な形式であれば、その時点でNGとします。
4. 所属ネットワークを判定する ip in network で対象範囲に含まれるか確認します。
5. 結果を出力する 正常・形式不正・ネットワーク範囲外に分類します。

設計・運用での使いどころ

PythonでIPアドレスを扱えるようになると、 単純なサブネット計算だけでなく、 ネットワーク業務全体へ応用できます。

自動化する順番が重要

IPアドレス設計そのものについては、 上級編第11回の 「IPアドレス設計」 もあわせて確認してください。

PythonでIPアドレスを扱うときのよくある失敗

顧客・上司への説明方法

Pythonを導入するとき、 「Pythonを使いたいから自動化します」 では説得力がありません。

技術ではなく、 作業時間・品質・リスク に変換して説明します。

技術的な説明

顧客・上司向けの説明

実務で使う英語表現

Pythonの公式ドキュメントや海外ベンダー資料を読むときに、 次の単語がよく登場します。

コードレビューで使える表現

自分の言葉で説明する課題

後輩エンジニアから、 次のように質問されました。

参考資料

• Python公式ドキュメント：ipaddress — IPv4/IPv6 manipulation library
• Python公式ドキュメント：An introduction to the ipaddress module
• ITジャンプ：ネットワーク上級編 第11回「IPアドレス設計」