在开发.NET Core WebApi应用时，我们时常会遇到一些不速之客——恶意请求或频繁访问。这些请求不仅会增加服务器的负担，还可能影响到正常用户的访问体验。为了应对这一问题，我们可以使用IP限流技术，对来自同一IP地址的请求进行限制，从而保护我们的WebApi接口。
一、认识IP限流
IP限流，简单来说，就是根据客户端的IP地址，对其发出的请求进行频率控制。如果某个IP地址在一段时间内发出的请求超过了设定的阈值，我们就认为它是恶意的，并对其进行限制，比如暂时封禁一段时间。
二、准备工作
在开始实现IP限流之前，我们需要做一些准备工作：
- 明确限流策略：你需要根据应用的实际情况，设定合理的限流策略。比如，每个IP每分钟最多允许访问100次，超过这个次数就进行限制。
- 选择合适的限流算法：常见的限流算法有固定窗口计数器、滑动窗口计数器、令牌桶算法、漏桶算法等。每种算法都有其特点和适用场景，你需要根据实际需求进行选择。
- 准备存储介质：为了记录每个IP的请求次数，你需要一个存储介质，比如内存、数据库或Redis等。内存速度快，但重启应用会丢失数据；数据库持久化，但性能可能受限；Redis则是一个很好的折中选择，既快又持久。
三、.NET Core WebApi实现IP限流
接下来，我们就来看看如何在.NET Core WebApi中实现IP限流。
1. 使用中间件进行限流
在.NET Core中，中间件是一个强大的功能，它允许我们在请求处理的管道中插入自定义的代码。我们可以编写一个限流中间件，对每个进入的请求进行IP检查。
public class IpRateLimitMiddleware
{
private readonly RequestDelegate _next;
private readonly IMemoryCache _memoryCache; // 使用内存缓存来存储IP请求次数
private readonly int _maxRequests; // 最大请求次数
private readonly TimeSpan _timeWindow; // 时间窗口
public IpRateLimitMiddleware(RequestDelegate next, IMemoryCache memoryCache, IOptions<IpRateLimitOptions> options)
{
_next = next;
_memoryCache = memoryCache;
_maxRequests = options.Value.MaxRequests;
_timeWindow = options.Value.TimeWindow;
}
public async Task InvokeAsync(HttpContext context)
{
var clientIp = context.Connection.RemoteIpAddress?.ToString();
if (string.IsNullOrEmpty(clientIp))
{
// 如果无法获取客户端IP，则直接放行
await _next(context);
return;
}
var requestCountKey = $"IpRateLimit:{clientIp}";
if (!_memoryCache.TryGetValue(requestCountKey, out int requestCount))
{
requestCount = 0;
}
// 增加请求次数
requestCount++;
// 检查是否超过限制
if (requestCount > _maxRequests)
{
// 如果超过限制，则根据策略进行处理，比如返回429 Too Many Requests状态码
context.Response.StatusCode = StatusCodes.Status429TooManyRequests;
await context.Response.WriteAsync("Too many requests from this IP address.");
return;
}
// 设置缓存过期时间
_memoryCache.Set(requestCountKey, requestCount, _timeWindow);
// 如果没有超过限制，则继续处理请求
await _next(context);
}
}
// 还需要定义一个配置类IpRateLimitOptions来存储限流策略
public class IpRateLimitOptions
{
public int MaxRequests { get; set; }
public TimeSpan TimeWindow { get; set; }
}注意：上述代码是一个简化的示例，用于说明如何使用中间件进行IP限流。在实际应用中，你可能需要更复杂的逻辑来处理不同的限流策略、缓存机制以及错误处理等。
2. 注册中间件
在Startup.cs的Configure方法中注册这个中间件：
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
// ... 其他中间件配置
app.UseMiddleware<IpRateLimitMiddleware>();
// ... 其他中间件配置
app.UseMvc();
}别忘了在Startup.cs的ConfigureServices方法中注入IMemoryCache和IOptions<IpRateLimitOptions>：
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
// ... 其他服务配置
services.AddMemoryCache();
services.Configure<IpRateLimitOptions>(Configuration.GetSection("IpRateLimit"));
// ... 其他服务配置
}并在appsettings.json中添加相应的配置：
{
"IpRateLimit": {
"MaxRequests": 100,
"TimeWindow": "00:01:00" // 1分钟时间窗口
}
}3. 使用第三方库（如AspNetCoreRateLimit）
当然，如果你觉得从头开始实现IP限流太过繁琐，你也可以考虑使用现成的第三方库，比如AspNetCoreRateLimit。这个库提供了更强大、更灵活的限流功能，包括IP限流、客户端ID限流、API端点限流等。你可以通过NuGet包管理器安装它，并按照文档进行配置和使用。
四、注意事项
- 性能考虑：在使用内存缓存进行限流时，需要注意性能问题。如果请求量非常大，内存消耗可能会很高。此时，你可以考虑使用Redis等分布式缓存来优化性能。
- 错误处理：在限流过程中，可能会遇到各种错误，如缓存访问失败、配置读取错误等。你需要做好错误处理，确保在出现问题时能够给出清晰的提示，并采取相应的措施。
- 日志记录：为了方便调试和监控，建议在限流过程中添加日志记录功能，记录被限流的IP地址、请求时间、限制策略等信息。
- 策略调整：限流策略不是一成不变的，你需要根据应用的实际情况和用户的反馈，不断调整和优化限流策略。
五、总结
通过上面的介绍，我们了解了如何在.NET Core WebApi中实现IP限流。从认识IP限流到准备工作，再到中间件实现和注意事项，每一步都进行了详细的说明。希望这篇文章能够帮助你更好地理解和实现这一功能，从而保护你的WebApi接口免受恶意请求的侵扰。
