IPv4 全部地址写入文件，究竟占用多少空间？实测与 AI 计算差异全解析
你是否想过，如果把全球所有 IPv4 地址一行一个写进文件，这个文件会有多大？
IPv4 地址范围从 0.0.0.0 到 255.255.255.255，总共包含约 42.9 亿个独立 IP。之前我写过一个简单的 Python 程序，把这海量 IP 全部打印了出来，并保存成文件。
这段代码大概是 2022 年写的，那时候人工智能还只能聊聊天，写代码也局限在简单任务上。当时手动写了一个生成 IP 段的脚本，把整个 IPv4 地址空间遍历了一遍，输出成文本。
ip_range.py 的源码如下：
#!python3
import sys
def ip2int(ip): lis = ip.split('.') return int("%02x%02x%02x%02x" % (int(lis[0]), int(lis[1]), int(lis[2]), int(lis[3])), 16)
def int2ip(num): hexIP = str('%08x' % num) return str("%i.%i.%i.%i" % (int(hexIP[0:2], 16), int(hexIP[2:4], 16), int(hexIP[4:6], 16), int(hexIP[6:8], 16)))
def ip2hex(ip): lis = ip.split('.') return str("%02x%02x%02x%02x" %(int(lis[0]), int(lis[1]), int(lis[2]), int(lis[3])))
def ip_range(ip1, ip2): for x in range(ip2int(ip1),ip2int(ip2)+1): yield int2ip(x)
if __name__ == '__main__': begin = sys.argv[1] end = sys.argv[2] for i in ip_range(begin, end): print(i)
使用起来也很直接，指定起始和结束 IP 就能逐行输出：
生成的全量 IPv4 文件体积如下，实际测量结果一目了然：
现在当然可以直接问 AI，它能迅速给出估算值。但这件事最有意思的地方在于，人工智能也会犯低级错误——甚至连简单的加法都能算错。
IPv4 地址空间计算
总数
IPv4 地址由 32 位二进制组成，总数是 2³²，也就是 4,294,967,296 个，大约 42.9 亿个。
存储空间
每个 IP 写成 “x.x.x.x” 的形式，并换行，各部分的字符数构成如下：
| 部分 | 字符数 |
|---|---|
| 3 段 1 至 3 位数字 + 点号“.” | 最多 12 个字符（例如 255.255.255.255） |
换行符 \n | 1 字节 |
但不同 IP 长度并不固定，像 0.0.0.0 只有 7 个字符，因此不能简单乘以最大长度。需要精确计算。
更精细的存储空间分析
每个 IP 格式为 a.b.c.d\n，各部分字节数如下：
| 组成 | 计算方式 | 字节数 |
|---|---|---|
| 数字部分 | 单段 0-255 的字符总和为 658，4 段 × 256³ 组合 | 44,157,632,512 |
| 3 个点号 | 2³² × 3 | 12,884,901,888 |
| 换行符（Linux） | 2³² × 1 | 4,294,967,296 |
| 合计 | 61,337,501,696 |
换算一下，这个纯文本文件在 Linux 下大约需要 61.3 GB（约等于 57.1 GiB）。
Windows 系统下的换行是 \r\n，占 2 个字节，比 Linux 多 1 字节。重新计算对比：
| 组成 | Linux（\n） | Windows（\r\n） |
|---|---|---|
| 数字部分 | 44,157,632,512 | 44,157,632,512 |
| 点号 | 12,884,901,888 | 12,884,901,888 |
| 换行符 | 4,294,967,296 | 8,589,934,592 |
| 合计 | 61,337,501,696 | 65,632,436,000 |
所以在 Windows 下，文件大约为 65.6 GB（61.1 GiB）。
在 Windows 环境中，AI 推算的字节数是 65,632,436,000，而我实际统计的结果是 65,632,468,992，两者相差 32,992 字节。
根据 AI 的逻辑，IPv4 总个数为 4,294,967,296，这个值与我的实际统计完全一致：
点号的个数和换行符 \r\n 的个数是确定不变的，唯独各 IP 地址中数字字符的总数是需要核对的。AI 提供的公式到底准不准确？
单靠公式难以直接验证，于是我又写了程序实际遍历计算了一遍。
起初以为是 AI 的计算逻辑本身有误，结果却发现，只是它在做加法时算错了！
我重新手动加了一遍，最终确认就是人工智能把几个数简单相加时出了错，而不是算法出了问题。
而关于数字字符总数的推导逻辑是这样的：
所有 IPv4 地址（去掉点号和换行）中，数字字符的总数为 44,157,632,512 个字符，约 441.6 亿。
具体计算方法
先计算单段 0 到 255 的字符总和：
- 1 位数（0-9）：10 个 × 1 字符 = 10
- 2 位数（10-99）：90 个 × 2 字符 = 180
- 3 位数（100-255）：156 个 × 3 字符 = 468
- 合计：658 个字符
四段字符总数 =
4 × 658 × 256³= 44,157,632,512。
其原理是每一段独立存在，比如 a 段的每一种取值都会在 b、c、d 段的组合中出现 256³ 次，因此乘以 256³。同理，四段乘 4，就能得出全量数字字符的总长度。
下面的图表直观展示了哪些地址段会占据更多字符空间：
经过实际文件统计和理论推算的交叉验证，最终可以确定：一个包含全部 IPv4 地址的纯文本文件，在 Linux 下约占用 61.3 GB，在 Windows 下则因为换行符占用翻倍，达到约 65.6 GB。而 AI 在加法上的小失误，也从侧面提醒我们，即便面对看似简单的存储问题，亲手验证依然很有必要。