详解Asp.net的IP地址屏蔽功能设计

出于安全考虑，几乎每个动态网站都具备IP地址屏蔽功能，而网上流传的很多关于该功能的教程大都采用字符串保存和验证IP地址，我认为这是不太科学的，我试图找到最佳的设计方案。

“IP地址的长度为32位，分为4段，每段8位，用十进制数字表示，每段数字范围为0～255，段与段之间用句点隔开。”

 由此我们了解到，IP地址实际上是一个32位正整数，在C#中可以使用uint类型来表示，但SQLServer数据库里好像没有对应的类型；转而使用数据库支持的int类型的话，则会出现溢出的情况；因此我们做出妥协：使用long(bigint)类型。

 TIP:

 那么如何将IP地址转为整数呢？我们看到IPAddress类中有一个“[否决的]”实例属性Address，这个属性的确可以返回一个long值，但是测试一下，得到的数据确实这样的：

“127.0.0.1” -> 16777343

“127.0.0.2” –> 33554559

的确该让它“否决”，这样的整数对我们来说毫无意义，我们是无法通过这样的方法比较传入的IP是否介于两个IP值之间的。

那么只有自己动手了，我们将通过IPAddress类的GetAddressBytes()实例方法获取IP的4个段的值，然后将它们组合为一个整数，下面将提供这个扩展方法：

/**//// <summary>
/// 将IP地址转为整数形式
/// </summary>
/// <returns>整数</returns>
public static long 转换为整数(this IPAddress ip)
{
    int x = 3;
    long o = 0;
    foreach (byte f in ip.GetAddressBytes())
    {
        o += (long)f << 8 * x--;
    }
    return o;
}

你可以这样使用这个扩展方法：

/**//// <summary>
/// 将整数转为IP地址
/// </summary>
/// <returns>IP地址</returns>
public static IPAddress 转换为IP地址(this long l)
{
    var b = new byte;
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        b[3 - i] = (byte)(l >> 8 * i & 255);
    }
    return new IPAddress(b);
}

这样我们就可以通过计算得到正确并有意义的整数了：

“127.0.0.1” -> 2130706433

“127.0.0.2” –> 2130706434

OK，确立了方案核心，下面开始设计SQLServer数据表：

这样设计后，在添加时将起始和终止IP地址转为long类型并存入，并指定一个过期时间。

在验证时只需要获取所有未过期的条目，比较传入的IP地址是否介于起始值和终止值之间即可。

以往通过字符串存储和验证的方案中，屏蔽时要么屏蔽一个精确的IP地址，要么就屏蔽一段或两段IP，如“192.168.*.*”，要想屏蔽“192.168.1.200”到“192.168.4.64”之间的IP的话，将会非常麻烦；

而我们这样设计就可以轻松实现：“192.168.1.200”在数据库里存储的是“3232235976”，“192.168.4.64”在数据库中是“3232236608”，即使使用肉眼也能极快地判断传入的地址是否介于它们之间，更不要说计算机查询了。

下面为数据表生成EDM模型：

添加IP屏蔽记录的代码：

/// <summary>
/// 添加一个新的IP屏蔽区段
/// </summary>
/// <param name="IP区段起始值">起始IP，如61.51.200.0</param>
/// <param name="IP区段终止值">终止IP，如61.51.255.255</param>
/// <param name="过期时间">屏蔽截止时间</param>
/// <returns>ID号</returns>
public static Guid 添加(string IP区段起始值, string IP区段终止值, DateTime 过期时间)
{
    var id = Guid.NewGuid();
    var sip = IPAddress.Parse(IP区段起始值).转换为整数();
    var eip = IPAddress.Parse(IP区段终止值).转换为整数();
/// <summary>
/// 添加一个新的IP屏蔽区段
/// </summary>
/// <param name="IP区段起始值">起始IP，如61.51.200.0</param>
/// <param name="IP区段终止值">终止IP，如61.51.255.255</param>
/// <param name="过期时间">屏蔽截止时间</param>
/// <returns>ID号</returns>
public static Guid 添加(string IP区段起始值, string IP区段终止值, DateTime 过期时间)
{
    var id = Guid.NewGuid();
    var sip = IPAddress.Parse(IP区段起始值).转换为整数();
    var eip = IPAddress.Parse(IP区段终止值).转换为整数();
using (var c = new SiteMainEntities())
    {
        //检测是否已存在相同的IP屏蔽记录
        var a = c.IP地址屏蔽.Where(f => f.区段起始值 == sip && f.区段终止值 == eip);
        //如果存在则更新其过期时间
        if (a.Count()>0)
        {
            var l = a.First();
            if (l.过期时间 < 过期时间) l.过期时间 = 过期时间;
        }
        //不存在则正常添加一个新的屏蔽记录
        else c.AddToIP地址屏蔽(new IP地址屏蔽 { ID = id, 过期时间 = 过期时间, 区段起始值 = sip, 区段终止值 = eip });
        c.SaveChanges();
    }
    return id;
}

检测指定IP地址是否被屏蔽的代码：

/// <summary>
/// 检测指定IP地址是否已受到屏蔽
/// </summary>
/// <param name="IP地址">要检测的IP地址</param>
/// <returns>是否属于已屏蔽的IP</returns>
public static bool 检测是否被屏蔽(string IP地址)
{
    var ip = IPAddress.Parse(IP地址).转换为整数();
/// <summary>
/// 检测指定IP地址是否已受到屏蔽
/// </summary>
/// <param name="IP地址">要检测的IP地址</param>
/// <returns>是否属于已屏蔽的IP</returns>
public static bool 检测是否被屏蔽(string IP地址)
{
    var ip = IPAddress.Parse(IP地址).转换为整数();
using (var c = new SiteMainEntities())
    {
        return c.IP地址屏蔽.Count(f => f.过期时间 > DateTime.Now && ip >= f.区段起始值 && ip <= f.区段终止值) > 0;
    }
}

这种方案比起以往的字符串验证方案来说优雅了许多，并可以提高数据库查询的效率，建议各位在日后的网站开发中都采用此方案。

int取值范围：-2,147,483,648 到 2,147,483,647

uint取值范围：0 到 4,294,967,295

long取值范围：-9,223,372,036,854,775,808 到 9,223,372,036,854,775,807