一、基本结构
QQWry.dat文件在结构上分为3块：文件头，记录区，索引区。一般我们要查找IP时，先在索引区查找记录偏移，然后再到记录区读出信息。由于记录区的记录是不定长的，所以直接在记录区中搜索是不可能的。由于记录数比较多，如果我们遍历索引区也会是有点慢的，一般来说，我们可以用二分查找法搜索索引区，其速度比遍历索引区快若干数量级。图1是QQWry.dat的文件结构图。
图1. QQWry.dat文件结构
要注意的是，QQWry.dat里面全部采用了little-endian字节序。
1、文件头
QQWry.dat的文件头只有8个字节，其结构非常简单，首四个字节是第一条索引的绝对偏移，后四个字节是最后一条索引的绝对偏移。2、记录区
每条IP记录都由国家和地区名组成，国家地区在这里并不是太确切，因为可能会查出来“清华大学计算机系”之类的，这里清华大学就成了国家名了，所以这个国家地区名和IP数据库制作的时候有关系。所以记录的格式有点像QName，有一个全局部分和局部部分组成，我们这里还是沿用国家名和地区名的说法。
于是我们想象着一条记录的格式应该是: [IP地址][国家名][地区名]，当然，这个没有什么问题，但是这只是最简单的情况。很显然，国家名和地区名可能会有很多的重复，如果每条记录都保存一个完整的名称拷贝是非常不理想的，所以我们就需要重定向以节省空间。所以为了得到一个国家名或者地区名，我们就有了两个可能：第一就是直接的字符串表示的国家名，第二就是一个4字节的结构，第一个字节表明了重定向的模式，后面3个字节是国家名或者地区名的实际偏移位置。对于国家名来说，情况还可能更复杂些，因为这样的重定向最多可能有两次。
那么什么是重定向模式？根据上面所说，一条记录的格式是[IP地址][国家记录][地区记录]，如果国家记录是重定向的话，那么地区记录是有可能没有的，于是就有了两种情况，我管他叫做模式1和模式2。我们对这些格式的情况举图说明：
图2. IP记录的最简单形式
图2表示了最简单的IP记录格式，我想没有什么可以解释的
图3. 重定向模式1
图3演示了重定向模式1的情况。我们看到在模式1的情况下，地区记录也跟着国家记录走了，在IP地址之后只剩下了国家记录的4字节，后面3个字节构成了一个指针，指向了实际的国家名，然后又跟着地址名。模式1的标识字节是0×01。
图4. 重定向模式2
图4演示了重定向模式2的情况。我们看到了在模式2的情况下（其标识字节是0×02），地区记录没有跟着国家记录走，因此在国家记录之后4个字节之后还是有地区记录。我想你已经明白了模式1和模式2的区别，即：模式1的国家记录后面不会再有地区记录，模式2的国家记录后会有地区记录。下面我们来看一下更复杂的情况。
图5. 混和情况1
图5演示了当国家记录为模式1的时候可能出现的更复杂情况，在这种情况下，重定向指向的位置仍然是个重定向，不过第二次重定向为模式2。大家不用担心，没有模式3了，这个重定向也最多只有两次，并且如果发生了第二次重定向，则其一定为模式2，而且这种情况只会发生在国家记录上，对于地区记录，模式1和模式2是一样的，地区记录也不会发生2次重定向。不过，这个图还可以更复杂，如图7：
图6. 混和情况2
图6是模式1下最复杂的混和情况，不过我想应该也很好理解，只不过地区记录也来重定向而已，有一点我要提醒你，如果重定向的地址是0，则表示未知的地区名。
所以我们总结如下：一条IP记录由[IP地址][国家记录][地区记录]组成，对于国家记录，可以有三种表示方式：字符串形式，重定向模式1和重定向模式2。对于地区记录，可以有两种表示方式：字符串形式和重定向，另外有一条规则：重定向模式1的国家记录后不能跟地区记录。按照这个总结，在这些方式中合理组合，就构成了IP记录的所有可能情况。
二、设计的理由
在我们继续去了解索引区的结构之前，我们先来了解一下为何记录区的结构要如此设计。我想你可能想到了答案：字符串重用。没错，在这种结构下，对于一个国家名和地区名，我只需要保存其一次就可以了。我们举例说明，为了表示方便，我们用小写字母代表IP记录，C表示国家名，A表示地区名：
- 有两条记录a(C1, A1), b(C2, A2)，如果C1 = C2, A1 = A2，那么我们就可以使用图3显示的结构来实现重用
- 有三条记录a(C1, A1), b(C2, A2), c(C3, A3)，如果C1 = C2, A2 = A3，现在我们想存储记录b，那么我们可以用图6的结构来实现重用
- 有两条记录a(C1, A1), b(C2, A2)，如果C1 = C2，现在我们想存储记录b，那么我们可以采用模式2表示C2，用字符串表示A2
你可以举出更多的情况，你也会发现在这种结构下，不同的字符串只需要存储一次。
三、索引区
在”了解文件头”部分，我们说明了文件头实际上是两个指针，分别指向了第一条索引和最后一条索引的绝对偏移。如图8所示：
图8. 文件头指向索引区图示
实在是很简单，不是吗？从文件头你就可以定位到索引区，然后你就可以开始搜索IP了！每条索引长度为7个字节，前4个字节是起始IP地址，后三个字节就指向了IP记录。这里有些概念需要说明一下，什么是起始IP，那么有没有结束IP？ 假设有这么一条记录：166.111.0.0 – 166.111.255.255，那么166.111.0.0就是起始IP，166.111.255.255就是结束IP，结束IP就是IP记录中的那头4个字节，这下你应该就清楚了吧。于是乎，每条索引配合一条记录，构成了一个IP范围，如果你要查找166.111.138.138所在的位置，你就会发现166.111.138.138落在了166.111.0.0 – 166.111.255.255 这个范围内，那么你就可以顺着这条索引去读取国家和地区名了。那么我们给出一个最详细的图解吧：
图9. 文件详细结构
现在一切都清楚了是不是？也许还有一点你不清楚，QQWry.dat的版本信息存在哪里呢？ 答案是：最后一条IP记录实际上就是版本信息，最后一条记录显示出来就是这样：255.255.255.0 255.255.255.255 纯真网络 2004年6月25日IP数据。OK，到现在你应该全部清楚了。
四、使用示例
下一步：我给出一个读取IP记录的程序片断，此片断摘录自LumaQQ源文件edu.tsinghua.lumaqq.IPSeeker.java，如果你有兴趣，可以下载源代码详细看看。
/** * 给定一个ip国家地区记录的偏移，返回一个IPLocation结构 * @param offset 国家记录的起始偏移 * @return IPLocation对象 */ private IPLocation getIPLocation(long offset) { try { // 跳过4字节ip ipFile.seek(offset + 4); // 读取第一个字节判断是否标志字节 byte b = ipFile.readByte(); if(b == REDIRECT_MODE_1) { // 读取国家偏移 long countryOffset = readLong3(); // 跳转至偏移处 ipFile.seek(countryOffset); // 再检查一次标志字节，因为这个时候这个地方仍然可能是个重定向 b = ipFile.readByte(); if(b == REDIRECT_MODE_2) { loc.country = readString(readLong3()); ipFile.seek(countryOffset + 4); } else loc.country = readString(countryOffset); // 读取地区标志 loc.area = readArea(ipFile.getFilePointer()); } else if(b == REDIRECT_MODE_2) { loc.country = readString(readLong3()); loc.area = readArea(offset + 8); } else { loc.country = readString(ipFile.getFilePointer() - 1); loc.area = readArea(ipFile.getFilePointer()); } return loc; } catch (IOException e) { return null; } } /** * 从offset偏移开始解析后面的字节，读出一个地区名 * @param offset 地区记录的起始偏移 * @return 地区名字符串 * @throws IOException 地区名字符串 */ private String readArea(long offset) throws IOException { ipFile.seek(offset); byte b = ipFile.readByte(); if(b == REDIRECT_MODE_1 || b == REDIRECT_MODE_2) { long areaOffset = readLong3(offset + 1); if(areaOffset == 0) return LumaQQ.getString("unknown.area"); else return readString(areaOffset); } else return readString(offset); } /** * 从offset位置读取3个字节为一个long，因为java为big-endian格式，所以没办法 * 用了这么一个函数来做转换 * @param offset 整数的起始偏移 * @return 读取的long值，返回-1表示读取文件失败 */ private long readLong3(long offset) { long ret = 0; try { ipFile.seek(offset); ipFile.readFully(b3); ret |= (b3[0] & 0xFF); ret |= ((b3[1] << 8) & 0xFF00); ret |= ((b3[2] << 16) & 0xFF0000); return ret; } catch (IOException e) { return -1; } } /** * 从当前位置读取3个字节转换成long * @return 读取的long值，返回-1表示读取文件失败 */ private long readLong3() { long ret = 0; try { ipFile.readFully(b3); ret |= (b3[0] & 0xFF); ret |= ((b3[1] << 8) & 0xFF00); ret |= ((b3[2] << 16) & 0xFF0000); return ret; } catch (IOException e) { return -1; } } /** * 从offset偏移处读取一个以0结束的字符串 * @param offset 字符串起始偏移 * @return 读取的字符串，出错返回空字符串 */ private String readString(long offset) { try { ipFile.seek(offset); int i; for(i = 0, buf[i] = ipFile.readByte(); buf[i] != 0; buf[++i] = ipFile.readByte()); if(i != 0) return Utils.getString(buf, 0, i, "GBK"); } catch (IOException e) { log.error(e.getMessage()); } return ""; }代码并不复杂，getIPLocation是主要方法，它检查国家记录格式，并针对字符串形式，模式1，模式2采用不同的代码，readArea则相对简单，因为只有字符串和重定向两种情况需要处理。
以下为PHP版：
fp, 4)); return $result['long']; } /** * 返回读取的3个字节的长整型数 * * @access private * @return int */ function getlong3() { //将读取的little-endian编码的3个字节转化为长整型数 $result = unpack('Vlong', fread($this->fp, 3).chr(0)); return $result['long']; } /** * 返回压缩后可进行比较的IP地址 * * @access private * @param string $ip * @return string */ function packip($ip) { // 将IP地址转化为长整型数，如果在PHP5中，IP地址错误，则返回False， // 这时intval将Flase转化为整数-1，之后压缩成big-endian编码的字符串 return pack('N', intval(ip2long($ip))); } /** * 返回读取的字符串 * * @access private * @param string $data * @return string */ function getstring($data = "") { $char = fread($this->fp, 1); while (ord($char) > 0) { // 字符串按照C格式保存，以\0结束 $data .= $char; // 将读取的字符连接到给定字符串之后 $char = fread($this->fp, 1); } return $data; } /** * 返回地区信息 * * @access private * @return string */ function getarea() { $byte = fread($this->fp, 1); // 标志字节 switch (ord($byte)) { case 0: // 没有区域信息 $area = ""; break; case 1: case 2: // 标志字节为1或2，表示区域信息被重定向 fseek($this->fp, $this->getlong3()); $area = $this->getstring(); break; default: // 否则，表示区域信息没有被重定向 $area = $this->getstring($byte); break; } return $area; } /** * 根据所给 IP 地址或域名返回所在地区信息 * * @access public * @param string $ip * @return array */ function getlocation($ip) { if (!$this->fp) return null; // 如果数据文件没有被正确打开，则直接返回空 $location['ip'] = gethostbyname($ip); // 将输入的域名转化为IP地址 $ip = $this->packip($location['ip']); // 将输入的IP地址转化为可比较的IP地址 // 不合法的IP地址会被转化为255.255.255.255 // 对分搜索 $l = 0; // 搜索的下边界 $u = $this->totalip; // 搜索的上边界 $findip = $this->lastip; // 如果没有找到就返回最后一条IP记录（QQWry.Dat的版本信息） while ($l <= $u) { // 当上边界小于下边界时，查找失败 $i = floor(($l + $u) / 2); // 计算近似中间记录 fseek($this->fp, $this->firstip + $i * 7); $beginip = strrev(fread($this->fp, 4)); // 获取中间记录的开始IP地址 // strrev函数在这里的作用是将little-endian的压缩IP地址转化为big-endian的格式 // 以便用于比较，后面相同。 if ($ip < $beginip) { // 用户的IP小于中间记录的开始IP地址时 $u = $i - 1; // 将搜索的上边界修改为中间记录减一 } else { fseek($this->fp, $this->getlong3()); $endip = strrev(fread($this->fp, 4)); // 获取中间记录的结束IP地址 if ($ip > $endip) { // 用户的IP大于中间记录的结束IP地址时 $l = $i + 1; // 将搜索的下边界修改为中间记录加一 } else { // 用户的IP在中间记录的IP范围内时 $findip = $this->firstip + $i * 7; break; // 则表示找到结果，退出循环 } } } //获取查找到的IP地理位置信息 fseek($this->fp, $findip); $location['beginip'] = long2ip($this->getlong()); // 用户IP所在范围的开始地址 $offset = $this->getlong3(); fseek($this->fp, $offset); $location['endip'] = long2ip($this->getlong()); // 用户IP所在范围的结束地址 $byte = fread($this->fp, 1); // 标志字节 switch (ord($byte)) { case 1: // 标志字节为1，表示国家和区域信息都被同时重定向 $countryOffset = $this->getlong3(); // 重定向地址 fseek($this->fp, $countryOffset); $byte = fread($this->fp, 1); // 标志字节 switch (ord($byte)) { case 2: // 标志字节为2，表示国家信息又被重定向 fseek($this->fp, $this->getlong3()); $location['country'] = $this->getstring(); fseek($this->fp, $countryOffset + 4); $location['area'] = $this->getarea(); break; default: // 否则，表示国家信息没有被重定向 $location['country'] = $this->getstring($byte); $location['area'] = $this->getarea(); break; } break; case 2: // 标志字节为2，表示国家信息被重定向 fseek($this->fp, $this->getlong3()); $location['country'] = $this->getstring(); fseek($this->fp, $offset + 8); $location['area'] = $this->getarea(); break; default: // 否则，表示国家信息没有被重定向 $location['country'] = $this->getstring($byte); $location['area'] = $this->getarea(); break; } if ($location['country'] == " CZ88.NET") { // CZ88.NET表示没有有效信息 $location['country'] = "未知"; } if ($location['area'] == " CZ88.NET") { $location['area'] = ""; } return $location; } /** * 构造函数，打开 QQWry.Dat 文件并初始化类中的信息 * * @param string $filename * @return IpLocation */ function IpLocation($filename = "QQWry.Dat") { $this->fp = 0; if (($this->fp = @fopen($filename, 'rb')) !== false) { $this->firstip = $this->getlong(); $this->lastip = $this->getlong(); $this->totalip = ($this->lastip - $this->firstip) / 7; //注册析构函数，使其在程序执行结束时执行 register_shutdown_function(array(&$this, '_IpLocation')); } } /** * 析构函数，用于在页面执行结束后自动关闭打开的文件。 * */ function _IpLocation() { if ($this->fp) { fclose($this->fp); } $this->fp = 0; } } ?>以下为Python版的读取程序：
#!/usr/bin/env python # coding: utf-8 '''用Python脚本查询纯真IP库 QQWry.Dat的格式如下: +----------+ | 文件头 | (8字节) +----------+ | 记录区 | （不定长） +----------+ | 索引区 | （大小由文件头决定） +----------+ 文件头：4字节开始索引偏移值+4字节结尾索引偏移值 记录区： 每条IP记录格式 ==> IP地址[国家信息][地区信息] 对于国家记录，可以有三种表示方式： 字符串形式(IP记录第5字节不等于0x01和0x02的情况)， 重定向模式1(第5字节为0x01),则接下来3字节为国家信息存储地的偏移值 重定向模式(第5字节为0x02), 对于地区记录，可以有两种表示方式： 字符串形式和重定向 最后一条规则：重定向模式1的国家记录后不能跟地区记录 索引区： 每条索引记录格式 ==> 4字节起始IP地址 + 3字节指向IP记录的偏移值 索引区的IP和它指向的记录区一条记录中的IP构成一个IP范围。查询信息是这个 范围内IP的信息 ''' import sys import socket from struct import pack, unpack class IPInfo(object): '''QQWry.Dat数据库查询功能集合 ''' def __init__(self, dbname): ''' 初始化类，读取数据库内容为一个字符串， 通过开始8字节确定数据库的索引信息''' self.dbname = dbname f = file(dbname, 'r') self.img = f.read() f.close() # QQWry.Dat文件的开始8字节是索引信息,前4字节是开始索引的偏移值， # 后4字节是结束索引的偏移值。 (self.firstIndex, self.lastIndex) = unpack('II', self.img[:8]) # 每条索引长7字节，这里得到索引总个数 self.indexCount = (self.lastIndex - self.firstIndex) / 7 + 1 def getString(self, offset = 0): ''' 读取字符串信息，包括"国家"信息和"地区"信息 QQWry.Dat的记录区每条信息都是一个以'\0'结尾的字符串''' o2 = self.img.find('\0', offset) #return self.img[offset:o2] # 有可能只有国家信息没有地区信息， gb2312_str = self.img[offset:o2] try: utf8_str = unicode(gb2312_str,'gb2312').encode('utf-8') except: return '未知' return utf8_str def getLong3(self, offset = 0): '''QQWry.Dat中的偏移记录都是3字节，本函数取得3字节的偏移量的常规表示 QQWry.Dat使用“字符串“存储这些值''' s = self.img[offset: offset + 3] s += '\0' # unpack用一个'I'作为format，后面的字符串必须是4字节 return unpack('I', s)[0] def getAreaAddr(self, offset = 0): ''' 通过给出偏移值，取得区域信息字符串，''' byte = ord(self.img[offset]) if byte == 1 or byte == 2: # 第一个字节为1或者2时，取得2-4字节作为一个偏移量调用自己 p = self.getLong3(offset + 1) return self.getAreaAddr(p) else: return self.getString(offset) def getAddr(self, offset, ip = 0): img = self.img o = offset byte = ord(img[o]) if byte == 1: # 重定向模式1 # [IP][0x01][国家和地区信息的绝对偏移地址] # 使用接下来的3字节作为偏移量调用字节取得信息 return self.getAddr(self.getLong3(o + 1)) if byte == 2: # 重定向模式2 # [IP][0x02][国家信息的绝对偏移][地区信息字符串] # 使用国家信息偏移量调用自己取得字符串信息 cArea = self.getAreaAddr(self.getLong3(o + 1)) o += 4 # 跳过前4字节取字符串作为地区信息 aArea = self.getAreaAddr(o) return cArea, aArea if byte != 1 and byte != 2: # 最简单的IP记录形式，[IP][国家信息][地区信息] # 重定向模式1有种情况就是偏移量指向包含国家和地区信息两个字符串 # 即偏移量指向的第一个字节不是1或2,就使用这里的分支 # 简单地说：取连续取两个字符串！ cArea = self.getString(o) #o += len(cArea) + 1 # 我们已经修改cArea为utf-8字符编码了，len取得的长度会有变， # 用下面方法得到offset o = self.img.find('\0',o) + 1 aArea = self.getString(o) return cArea, aArea def find(self, ip, l, r): ''' 使用二分法查找网络字节编码的IP地址的索引记录''' if r - l <= 1: return l m = (l + r) / 2 o = self.firstIndex + m * 7 new_ip = unpack('I', self.img[o: o+4])[0] if ip <= new_ip: return self.find(ip, l, m) else: return self.find(ip, m, r) def getIPAddr(self, ip): ''' 调用其他函数，取得信息！''' # 使用网络字节编码IP地址 ip = unpack('!I', socket.inet_aton(ip))[0] # 使用 self.find 函数查找ip的索引偏移 i = self.find(ip, 0, self.indexCount - 1) # 得到索引记录 o = self.firstIndex + i * 7 # 索引记录格式是： 前4字节IP信息+3字节指向IP记录信息的偏移量 # 这里就是使用后3字节作为偏移量得到其常规表示（QQWry.Dat用字符串表示值） o2 = self.getLong3(o + 4) # IP记录偏移值+4可以丢弃前4字节的IP地址信息。 (c, a) = self.getAddr(o2 + 4) return c, a def output(self, first, last): for i in range(first, last): o = self.firstIndex + i * 7 ip = socket.inet_ntoa(pack('!I', unpack('I', self.img[o:o+4])[0])) offset = self.getLong3(o + 4) (c, a) = self.getAddr(offset + 4) print "%s %d %s/%s" % (ip, offset, c, a) def main(): i = IPInfo('QQWry.Dat') (c, a) = i.getIPAddr(sys.argv[1]) print '%s %s/%s' % (sys.argv[1], c, a) if __name__ == '__main__': main() # changelog # 时间：2009年5月29日 # 1. 工具下面网友的建议，修改"o += len(cArea) + 1" # # 因为这个时候我已经把得到的字符串变成utf-8编码了，长度会有变化！五、总结
纯真IP数据库的结构使得查找IP简单迅速，不过你想要编辑它却是比较麻烦的，我想应该需要专门的工具来生成QQWry.dat文件，由于其文件格式的限制，你要直接添加IP记录就不容易了。不过，能查到IP已经很开心了，希望纯真记录越来越多～。
下面就为大家推荐一款IP数据库解压软甲：IPLook，其可将QQIP库(如纯真版、Phoenix版、梧州版等)转换成txt文件格式；可将txt文件格式的IP数据转换成dat文件格式(QQWry.dat),轻松打造自己的IP库。
IPLook下载地址：
QQWry.dat下载地址：
参考地址：