引言

在网络工程和网络管理领域，子网掩码的计算是一项基础且重要的工作。通过子网掩码，我们可以将一个大的网络划分为多个小的子网，从而提高网络的安全性和可管理性。今天，我们将介绍一个使用 Python 和 Tkinter 库实现的子网掩码计算器，它可以帮助我们快速计算子网信息，并且支持历史记录的查看和导出。

代码功能概述

这个子网掩码计算器具有以下主要功能：

• 输入验证：验证用户输入的 IP 地址和子网掩码 / CIDR 是否有效。
• 子网计算：根据输入的 IP 地址和子网掩码 / CIDR 计算网络地址、广播地址、可用 IP 数、可用 IP 范围等信息。
• IP 地址分类：判断输入的 IP 地址属于 A、B、C、D、E 类中的哪一类，以及是公网地址还是私有地址。
• 结果显示：将计算结果显示在界面上，并支持复制结果到剪贴板。
• 历史记录：保存最近 5 条计算结果，并支持查看和导出历史记录。

代码实现思路

1. 界面设计

• 使用 Tkinter 库创建一个图形用户界面（GUI），包括输入框、按钮、标签和表格等组件。
• 通过布局管理器（如 pack 和 grid）将这些组件排列在合适的位置。

2. 功能实现

• 输入验证：编写函数 validate_ip 和 validate_mask 来验证 IP 地址和子网掩码的格式是否正确。
• 子网计算：
  • 编写函数 ip_to_int 和 int_to_ip 来实现 IP 地址和 32 位整数之间的转换。
  • 根据子网掩码计算网络地址、广播地址等信息。
• IP 地址分类：编写函数 get_ip_class 来判断 IP 地址的类别。
• 历史记录管理：
  • 使用列表 self.history 来存储最近 5 条计算结果。
  • 提供查看和导出历史记录的功能。

3. 事件处理

• 为每个按钮绑定相应的事件处理函数，例如：
  • 点击 “计算” 按钮时调用 calculate 函数进行子网计算。
  • 点击 “保存当前结果” 按钮时调用 save_current_result 函数保存结果。

---

子网掩码计算器实现步骤

1. 导入必要的库

python">import tkinter as tk
from tkinter import ttk, messagebox, filedialog
import csv
from datetime import datetime

这里导入了 Tkinter 库用于创建 GUI，csv 库用于处理 CSV 文件，datetime 库用于记录时间。

2. 定义主窗口类 SubnetCalculatorApp

python">class SubnetCalculatorApp(tk.Tk):def __init__(self):super().__init__()self.title("子网掩码计算器")self.geometry("650x470")  # 调整窗口大小self.resizable(False, False)self.history = []  # 存储最近5条历史记录self.create_widgets()self.create_menu()

在 init 方法中，我们初始化了主窗口的标题、大小、是否可调整大小属性，并创建了一个空的历史记录列表。然后，我们调用了 create_widgets 和 create_menu 方法来创建界面组件和菜单栏。

3. 创建菜单栏

python">def create_menu(self):"""创建菜单栏"""menubar = tk.Menu(self)# 历史记录菜单history_menu = tk.Menu(menubar, tearoff=0)history_menu.add_command(label="查看历史记录", command=self.show_history)history_menu.add_command(label="导出历史记录...", command=self.export_history)menubar.add_cascade(label="历史记录", menu=history_menu)self.config(menu=menubar)

在 create_menu 方法中，我们创建了一个菜单栏，并为其添加了一个名为“历史记录”的子菜单。该子菜单包含两个选项：“查看历史记录”和“导出历史记录…”。当用户点击这些选项时，将分别调用 show_history 和 export_history 方法。最后，我们将菜单栏设置到主窗口中。

4. 创建界面组件

python">def create_widgets(self):"""创建界面组件"""# 输入区域input_frame = ttk.Frame(self)input_frame.pack(padx=10, pady=10, fill=tk.X)ttk.Label(input_frame, text="IP地址：").grid(row=0, column=0, sticky=tk.W)self.ip_entry = ttk.Entry(input_frame, width=20)self.ip_entry.grid(row=0, column=1, padx=5)ttk.Label(input_frame, text="子网掩码/CIDR：").grid(row=1, column=0, sticky=tk.W)self.mask_entry = ttk.Entry(input_frame, width=20)self.mask_entry.grid(row=1, column=1, padx=5)ttk.Button(input_frame, text="计算", command=self.calculate).grid(row=2, column=0, columnspan=2, pady=10)# 结果区域result_frame = ttk.LabelFrame(self, text="计算结果")result_frame.pack(padx=10, pady=5, fill=tk.BOTH, expand=True)result_labels = [("网络地址：", "network"),("广播地址：", "broadcast"),("可用IP数：", "hosts"),("可用IP范围：", "range"),("CIDR表示：", "cidr"),("子网掩码：", "mask"),("IP版本：", "version"),("网络类别：", "class")  # 新增网络类别]for i, (label, _) in enumerate(result_labels):ttk.Label(result_frame, text=label).grid(row=i, column=0, sticky=tk.W, padx=5, pady=2)setattr(self, f"result_{label.split('：')[0]}", ttk.Label(result_frame, text=""))getattr(self, f"result_{label.split('：')[0]}").grid(row=i, column=1, sticky=tk.W, padx=5, pady=2)# 按钮区域button_frame = ttk.Frame(self)button_frame.pack(pady=5)ttk.Button(button_frame, text="保存当前结果", command=self.save_current_result).pack(side=tk.LEFT, padx=5)ttk.Button(button_frame, text="复制结果", command=self.copy_results).pack(side=tk.LEFT, padx=5)ttk.Button(button_frame, text="清除输入", command=self.clear_inputs).pack(side=tk.LEFT, padx=5)

这段代码创建了输入区域、结果区域和按钮区域，并为每个组件设置了相应的布局和事件处理函数。

5. 判断 IP 地址类别

python">def get_ip_class(self, ip_str):"""判断IP地址类别"""first_octet = int(ip_str.split('.')[0])if 1 <= first_octet <= 126:return "A类（公网地址）" if first_octet != 10 else "A类（私有地址）"elif 128 <= first_octet <= 191:if first_octet == 172 and 16 <= int(ip_str.split('.')[1]) <= 31:return "B类（私有地址）"return "B类（公网地址）"elif 192 <= first_octet <= 223:if first_octet == 192 and int(ip_str.split('.')[1]) == 168:return "C类（私有地址）"return "C类（公网地址）"elif 224 <= first_octet <= 239:return "D类（组播地址）"elif 240 <= first_octet <= 255:return "E类（保留地址）"elif first_octet == 127:return "环回地址"return "未知类别"

这个函数根据 IP 地址的第一个八位组判断其类别，并区分公网地址和私有地址。

6. 计算子网信息

python">def calculate(self):"""计算子网信息"""try:ip_str = self.ip_entry.get().strip()mask_str = self.mask_entry.get().strip().lstrip('/')if not self.validate_ip(ip_str):raise ValueError("无效的IP地址格式")# 获取网络类别ip_class = self.get_ip_class(ip_str)ip_int = self.ip_to_int(ip_str)mask_int, cidr = self.parse_mask(mask_str, ip_int)subnet_mask = self.int_to_ip(mask_int)network_int = ip_int & mask_intbroadcast_int = network_int | (~mask_int & 0xFFFFFFFF)hosts_count = max(broadcast_int - network_int - 1, 0)# 更新结果self.result_网络地址.config(text=self.int_to_ip(network_int))self.result_广播地址.config(text=self.int_to_ip(broadcast_int))self.result_可用IP数.config(text=f"{hosts_count} 个")self.result_CIDR表示.config(text=f"/{cidr}")self.result_子网掩码.config(text=subnet_mask)self.result_IP版本.config(text="IPv4")self.result_网络类别.config(text=ip_class)  # 显示网络类别if hosts_count > 0:first_ip = self.int_to_ip(network_int + 1)last_ip = self.int_to_ip(broadcast_int - 1)self.result_可用IP范围.config(text=f"{first_ip} - {last_ip}")else:self.result_可用IP范围.config(text="无可用IP")except Exception as e:messagebox.showerror("错误", str(e))

在 calculate 函数中，首先验证输入的 IP 地址和子网掩码 / CIDR 是否有效，然后进行子网计算，并将结果显示在界面上。

7. 其他功能函数

代码中还包含了清空输入框、复制结果、保存当前结果、查看历史记录和导出历史记录等功能函数，这些函数的实现逻辑都比较简单，这里就不再详细介绍了。

代码运行效果

运行代码后，会弹出一个子网掩码计算器的窗口，界面如下：

用户可以在输入框中输入 IP 地址和子网掩码 / CIDR，点击 “计算” 按钮即可得到计算结果。点击 “保存当前结果” 按钮可以将结果保存到 CSV 文件中，点击 “复制结果” 按钮可以将结果复制到剪贴板。通过菜单栏中的 “历史记录” 菜单可以查看和导出最近 5 条计算结果。

总结

通过这个子网掩码计算器的实现，我们学习了如何使用 Python 和 Tkinter 库创建一个简单的 GUI 应用程序。同时，我们也掌握了子网计算的基本原理和 IP 地址分类的方法。希望这篇博客对你有所帮助，如果你有任何问题或建议，欢迎在评论区留言。

完整代码

python">import tkinter as tk
from tkinter import ttk, messagebox, filedialog
import csv
from datetime import datetimeclass SubnetCalculatorApp(tk.Tk):def __init__(self):super().__init__()self.title("子网掩码计算器")self.geometry("650x470")  # 调整窗口大小self.resizable(False, False)self.history = []  # 存储最近5条历史记录self.create_widgets()self.create_menu()def create_menu(self):"""创建菜单栏"""menubar = tk.Menu(self)# 历史记录菜单history_menu = tk.Menu(menubar, tearoff=0)history_menu.add_command(label="查看历史记录", command=self.show_history)history_menu.add_command(label="导出历史记录...", command=self.export_history)menubar.add_cascade(label="历史记录", menu=history_menu)self.config(menu=menubar)def create_widgets(self):"""创建界面组件"""# 输入区域input_frame = ttk.Frame(self)input_frame.pack(padx=10, pady=10, fill=tk.X)ttk.Label(input_frame, text="IP地址：").grid(row=0, column=0, sticky=tk.W)self.ip_entry = ttk.Entry(input_frame, width=20)self.ip_entry.grid(row=0, column=1, padx=5)ttk.Label(input_frame, text="子网掩码/CIDR：").grid(row=1, column=0, sticky=tk.W)self.mask_entry = ttk.Entry(input_frame, width=20)self.mask_entry.grid(row=1, column=1, padx=5)ttk.Button(input_frame, text="计算", command=self.calculate).grid(row=2, column=0, columnspan=2, pady=10)# 结果区域result_frame = ttk.LabelFrame(self, text="计算结果")result_frame.pack(padx=10, pady=5, fill=tk.BOTH, expand=True)result_labels = [("网络地址：", "network"),("广播地址：", "broadcast"),("可用IP数：", "hosts"),("可用IP范围：", "range"),("CIDR表示：", "cidr"),("子网掩码：", "mask"),("IP版本：", "version"),("网络类别：", "class")  # 新增网络类别]for i, (label, _) in enumerate(result_labels):ttk.Label(result_frame, text=label).grid(row=i, column=0, sticky=tk.W, padx=5, pady=2)setattr(self, f"result_{label.split('：')[0]}", ttk.Label(result_frame, text=""))getattr(self, f"result_{label.split('：')[0]}").grid(row=i, column=1, sticky=tk.W, padx=5, pady=2)# 按钮区域button_frame = ttk.Frame(self)button_frame.pack(pady=5)ttk.Button(button_frame, text="保存当前结果", command=self.save_current_result).pack(side=tk.LEFT, padx=5)ttk.Button(button_frame, text="复制结果", command=self.copy_results).pack(side=tk.LEFT, padx=5)ttk.Button(button_frame, text="清除输入", command=self.clear_inputs).pack(side=tk.LEFT, padx=5)def get_ip_class(self, ip_str):"""判断IP地址类别"""first_octet = int(ip_str.split('.')[0])if 1 <= first_octet <= 126:return "A类（公网地址）" if first_octet != 10 else "A类（私有地址）"elif 128 <= first_octet <= 191:if first_octet == 172 and 16 <= int(ip_str.split('.')[1]) <= 31:return "B类（私有地址）"return "B类（公网地址）"elif 192 <= first_octet <= 223:if first_octet == 192 and int(ip_str.split('.')[1]) == 168:return "C类（私有地址）"return "C类（公网地址）"elif 224 <= first_octet <= 239:return "D类（组播地址）"elif 240 <= first_octet <= 255:return "E类（保留地址）"elif first_octet == 127:return "环回地址"return "未知类别"def calculate(self):"""计算子网信息"""try:ip_str = self.ip_entry.get().strip()mask_str = self.mask_entry.get().strip().lstrip('/')if not self.validate_ip(ip_str):raise ValueError("无效的IP地址格式")# 获取网络类别ip_class = self.get_ip_class(ip_str)ip_int = self.ip_to_int(ip_str)mask_int, cidr = self.parse_mask(mask_str, ip_int)subnet_mask = self.int_to_ip(mask_int)network_int = ip_int & mask_intbroadcast_int = network_int | (~mask_int & 0xFFFFFFFF)hosts_count = max(broadcast_int - network_int - 1, 0)# 更新结果self.result_网络地址.config(text=self.int_to_ip(network_int))self.result_广播地址.config(text=self.int_to_ip(broadcast_int))self.result_可用IP数.config(text=f"{hosts_count} 个")self.result_CIDR表示.config(text=f"/{cidr}")self.result_子网掩码.config(text=subnet_mask)self.result_IP版本.config(text="IPv4")self.result_网络类别.config(text=ip_class)  # 显示网络类别if hosts_count > 0:first_ip = self.int_to_ip(network_int + 1)last_ip = self.int_to_ip(broadcast_int - 1)self.result_可用IP范围.config(text=f"{first_ip} - {last_ip}")else:self.result_可用IP范围.config(text="无可用IP")except Exception as e:messagebox.showerror("错误", str(e))def clear_inputs(self):"""清空所有输入框内容"""self.ip_entry.delete(0, tk.END)self.mask_entry.delete(0, tk.END)# 清空结果显示result_fields = ["网络地址", "广播地址", "可用IP数","可用IP范围", "CIDR表示", "子网掩码","IP版本", "网络类别"  # 新增字段]for field in result_fields:getattr(self, f"result_{field}").config(text="")def copy_results(self):"""将计算结果复制到剪贴板"""try:results = ["=== 子网计算器结果 ===",f"IP地址：{self.ip_entry.get()}",f"子网掩码：{self.result_子网掩码.cget('text')}",f"CIDR表示：{self.result_CIDR表示.cget('text')}",f"网络地址：{self.result_网络地址.cget('text')}",f"广播地址：{self.result_广播地址.cget('text')}",f"可用IP数：{self.result_可用IP数.cget('text')}",f"可用IP范围：{self.result_可用IP范围.cget('text')}",f"IP版本：{self.result_IP版本.cget('text')}",f"网络类别：{self.result_网络类别.cget('text')}",  # 新增行"=" * 30]# 拼接结果并复制到剪贴板self.clipboard_clear()self.clipboard_append('\n'.join(results))messagebox.showinfo("复制成功", "结果已复制到剪贴板")except Exception as e:messagebox.showerror("复制失败", str(e))def save_current_result(self):"""保存当前计算结果"""try:# 收集当前结果result_data = {"timestamp": datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"),"ip_address": self.ip_entry.get(),"subnet_mask": self.result_子网掩码.cget("text"),"cidr": self.result_CIDR表示.cget("text"),"network": self.result_网络地址.cget("text"),"broadcast": self.result_广播地址.cget("text"),"ip_range": self.result_可用IP范围.cget("text"),"hosts": self.result_可用IP数.cget("text"),"ip_class": self.result_网络类别.cget("text")  # 新增字段}# 弹出保存对话框file_path = filedialog.asksaveasfilename(defaultextension=".csv",filetypes=[("CSV文件", "*.csv"), ("文本文件", "*.txt"), ("所有文件", "*.*")],title="保存计算结果")if file_path:# 写入文件with open(file_path, 'a', newline='', encoding='utf-8') as f:writer = csv.writer(f)if f.tell() == 0:  # 如果是新文件，写入标题writer.writerow(["时间", "IP地址", "子网掩码", "CIDR","网络地址", "广播地址", "可用IP范围","主机数量", "网络类别"])  # 新增列writer.writerow([result_data["timestamp"],result_data["ip_address"],result_data["subnet_mask"],result_data["cidr"],result_data["network"],result_data["broadcast"],result_data["ip_range"],result_data["hosts"],result_data["ip_class"]  # 新增数据])messagebox.showinfo("保存成功", f"结果已保存到：\n{file_path}")# 添加到内存历史记录（最多保留5条）self.history.insert(0, result_data)if len(self.history) > 5:self.history.pop()except Exception as e:messagebox.showerror("保存失败", str(e))def show_history(self):"""显示历史记录窗口"""history_window = tk.Toplevel(self)history_window.title("历史记录")history_window.geometry("800x300")# 创建表格columns = ("时间", "IP地址", "子网掩码", "CIDR", "网络地址","广播地址", "可用IP范围", "主机数量", "网络类别")  # 新增列tree = ttk.Treeview(history_window, columns=columns, show="headings")# 设置列宽col_widths = [120, 100, 100, 60, 100, 100, 150, 80, 100]  # 新增列宽for col, width in zip(columns, col_widths):tree.heading(col, text=col)tree.column(col, width=width, anchor=tk.W)# 添加滚动条scrollbar = ttk.Scrollbar(history_window, orient=tk.VERTICAL, command=tree.yview)tree.configure(yscroll=scrollbar.set)# 布局tree.pack(side=tk.LEFT, fill=tk.BOTH, expand=True)scrollbar.pack(side=tk.RIGHT, fill=tk.Y)# 填充数据for record in self.history:tree.insert("", tk.END, values=(record["timestamp"],record["ip_address"],record["subnet_mask"],record["cidr"],record["network"],record["broadcast"],record["ip_range"],record["hosts"],record["ip_class"]  # 新增数据))def export_history(self):"""导出历史记录到文件"""try:if not self.history:messagebox.showwarning("导出失败", "没有可导出的历史记录")returnfile_path = filedialog.asksaveasfilename(defaultextension=".csv",filetypes=[("CSV文件", "*.csv"), ("所有文件", "*.*")],title="导出历史记录")if file_path:with open(file_path, 'w', newline='', encoding='utf-8') as f:writer = csv.writer(f)writer.writerow(["时间", "IP地址", "子网掩码", "CIDR","网络地址", "广播地址", "可用IP范围","主机数量", "网络类别"])  # 新增列for record in self.history:writer.writerow([record["timestamp"],record["ip_address"],record["subnet_mask"],record["cidr"],record["network"],record["broadcast"],record["ip_range"],record["hosts"],record["ip_class"]  # 新增数据])messagebox.showinfo("导出成功", f"历史记录已导出到：\n{file_path}")except Exception as e:messagebox.showerror("导出失败", str(e))def parse_mask(self, mask_str, ip_int):"""处理子网掩码输入，返回掩码整数和CIDR"""if mask_str.isdigit() and 0 <= int(mask_str) <= 32:  # CIDR表示cidr = int(mask_str)mask_int = (0xFFFFFFFF << (32 - cidr)) & 0xFFFFFFFFelif self.validate_mask(mask_str):  # 子网掩码表示mask_int = self.ip_to_int(mask_str)cidr = bin(mask_int).count('1')else:raise ValueError("无效的子网掩码/CIDR")return mask_int, cidr@staticmethoddef validate_ip(ip_str):"""验证IPv4地址格式"""parts = ip_str.split('.')if len(parts) != 4:return Falsefor part in parts:if not part.isdigit() or not 0 <= int(part) <= 255:return Falsereturn Truedef validate_mask(self, mask_str):"""验证子网掩码有效性"""if not self.validate_ip(mask_str):return Falsemask_int = self.ip_to_int(mask_str)binary = bin(mask_int)[2:].zfill(32)if '0' in binary:return '1' not in binary[binary.find('0'):]return True@staticmethoddef ip_to_int(ip_str):"""将IPv4地址转换为32位整数"""return sum(int(part) << (24 - 8 * i) for i, part in enumerate(ip_str.split('.')))@staticmethoddef int_to_ip(ip_int):"""将32位整数转换为IPv4地址"""return '.'.join(str((ip_int >> (24 - 8 * i)) & 0xFF) for i in range(4))if __name__ == "__main__":app = SubnetCalculatorApp()app.mainloop()"""主要功能说明：核心功能：支持IP地址和子网掩码（或CIDR）输入计算网络地址、广播地址、可用IP范围等信息支持IPv4地址格式验证新增功能：网络类别显示：自动判断并显示IP地址类别（A/B/C/D/E类，区分公网/私有地址）复制结果：将计算结果复制到剪贴板保存结果：将当前计算结果保存到文件（CSV或文本格式）历史记录：自动保存最近5条计算记录导出历史记录：将历史记录导出为CSV文件查看历史记录：以表格形式显示历史记录清除输入：一键清空输入框和计算结果使用示例：输入IP地址和子网掩码（或CIDR）：IP地址：192.168.1.100子网掩码/CIDR：24 或 255.255.255.0点击“计算”按钮，显示结果：网络地址：192.168.1.0广播地址：192.168.1.255可用IP数：254 个可用IP范围：192.168.1.1 - 192.168.1.254CIDR表示：/24子网掩码：255.255.255.0IP版本：IPv4网络类别：C类（私有地址）使用其他功能：复制结果：将上述结果复制到剪贴板保存结果：将当前结果保存到文件清除输入：清空所有输入和结果查看历史记录：查看最近5条计算记录导出历史记录：将历史记录导出为CSV文件"""