UNP总结Chapter11名字与地址转换

本章讲述在名字和数值地址间进行转换的函数&＃xff1a;gethostbyname和gethostbyaddr在主机名字与IP地址间进行转换&＃xff0c;getservbyname和getservbyport在服务器名字和端口号间进行转换。

1.域名系统

域名系统(Domain Name System&＃xff0c;DNS)主要用于主机名与IP地址间的映射。主机名可以是简单名字&＃xff0c;如solaris或bsdi&＃xff0c;也可以是全限定域名FQDN(Fully Qualified Domain Name)&＃xff0c;如solaris.kohala.com

1).资源记录

DNS中的条目称为资源记录RR(resource record)&＃xff0c;一般感兴趣的有如下几个&＃xff1a;

A A记录将主机名映射为32位的IPv4地址。
AAAA AAAA记录将主机名映射为128位的IPv6地址。
PTR PTR记录(称为"指针记录")将IP地址映射为主机名。对于IPv4地址&＃xff0c;32位地址的四个字节顺序反转&＃xff0c;每个字节都转换成他的十进制ASCII值(0~255)&＃xff0c;然后附上in-addr.arpa&＃xff0c;结果串用于PTR查询。对于IPv6地址&＃xff0c;128位地址中的32个4位组顺序发转&＃xff0c;每组被转换成相应的十六进制ASCII值(0~9, a~f)&＃xff0c;并附上ip6.int。
MX MX记录指定一主机作为某主机的“邮件交换器”。
CNAME CNAME代表“canonical name(规范名字)”&＃xff0c;其常见的用法是为常用服务如ftp和www指派一个CNAME记录。

2).解析器和名字服务器

组织运行一个或多个名字服务器(name server)&＃xff0c; 它们通常就是所谓的BIND(Berkeley Internet Name Domain)程序。各种应用程序&＃xff0c;如本书中我们编写的客户和服务器程序&＃xff0c;通过调用称为解析器(resolver)的库中的函数来与DNS服务器联系。最常见的解析器函数是gethostbyname和gethostbyaddr。

2.gethostbyname函数

查找主机名最基本的函数是gethostbyname&＃xff0c;如果调用成功&＃xff0c;它就返回一个指向hostent的结构指针&＃xff0c;该结构中含有所查找主机的所有IPv4地址&＃xff0c;这个函数的局限是只能返回IPv4地址。

#include struct hostent *gethostbyname (const char *hostname);
//返回&＃xff1a;若成功为非空指针&＃xff0c;出错为NULL其设置h_error

本函数返回的空指针指向如下的hostent结构

struct hostent {char *h_name; /* official (canonical) name of host */char **h_aliases; /* pointer to array of pointers to alias names */int h_addrtype; /* host address type: AF_INET */int h_length; /* length of address: 4 */char **h_addr_list; /* ptr to array of ptrs with IPv4 addrs */
};

按照DNS的说法&＃xff0c;gethostbyname执行的是对A记录查询。它只能返回IPv4地址

hostent结构如下所示

gethostbyname与我们所介绍的其他套接口函数不同之处在于&＃xff1a;当发生错误时&＃xff0c;他不设置errno&＃xff0c;而是将全局整数h_errno设置为定义在头文件中的下列常值中的一个&＃xff1a;

HOST_NOT_FOUND
TRY_AGAIN
NO_RECOVERTY
NO_DATA(等同于NO_ADDRESS)

3.gethostbyaddr函数

gethostbyaddr函数试图有一个二进制的IP地址找到相应的主机名&＃xff0c;与gethostbyname函数行为刚好相反

#include struct hostent *gethostbyaddr (const char *addr, socklen_t len, int family);
//返回&＃xff1a;成功为空指针&＃xff0c;出错为NULL并设置h_errno

本函数返回一个指向与之前所叙述一样的hostent结构的指针。

参数addr实际上不是char *类型&＃xff0c;而是一个指向存放IPv4地址的某个in_addr结构的指针&＃xff1b;len参数是这个结构的大小:地域IPv4地址为4&＃xff0c;family参数为AF_INET

4.getservbyname和getservbyport函数

1).像主机一样&＃xff0c;服务也通常靠名字来认知&＃xff0c;getservbyname函数用于根据给定名字查找相应服务&＃xff0c;即&＃xff1a;返回对应于给定服务名和协议名的相关服务信息(例如&＃xff1a;端口号)

#include struct servent * getservbyname(const char * servname, const char * protoname);//返回&＃xff1a; 非空指针-成功&＃xff0c;空指针-出错

本函数返回的空指针指向如下的servent结构

struct servent {char *s_name; /* official service name */char **s_aliases; /* alias list */int s-port; /* port number, network-byte order */char *s_proto; /* protocol to use */
};

服务名servname必须指定&＃xff0c;如果还指定了一个协议(即protoname为非空指针)&＃xff0c;则结果表项也必须有匹配的协议。

servent结构中我们关心的主要字段是端口号。既然端口号是以网络字节序返回的&＃xff0c;把它存储于套接口地址结构时绝对不能调用htons&＃xff0c;对此函数的典型调用是&＃xff1a;

struct servent *sptr;sptr &＃61; getservbyname("domain", "udp"); /* DNS using UDP */
sptr &＃61; getservbyname("ftp", "tcp"); /* FTP using TCP */
sptr &＃61; getservbyname("ftp", NULL); /* FTP using TCP */
sptr &＃61; getservbyname("ftp", "udp"); /* this call will fail */

2).函数getservbyport用于给定端口号和可选协议查找相应服务

#include struct servent *getservbyport (int port, const char *protoname);
//返回&＃xff1a;成功非空指针&＃xff0c;出错为NULL

port参数的值必须为网络字节序&＃xff0c;本函数的典型调用如下&＃xff1a;

struct servent *sptr;sptr &＃61; getservbyport (htons (53), "udp"); /* DNS using UDP */
sptr &＃61; getservbyport (htons (21), "tcp"); /* FTP using TCP */
sptr &＃61; getservbyport (htons (21), NULL); /* FTP using TCP */
sptr &＃61; getservbyport (htons (21), "udp"); /* this call will fail */

对于UDP&＃xff0c;由于没有服务使用端口21&＃xff0c;所以最后一个调用将失败。

5.getaddrinfo函数

getaddrinfo函数能够处理名字到地址以及服务到端口这两种转换&＃xff0c;返回的是一个sockaddr结构而不是一个地址列表&＃xff0c;这些sockaddr结构随后可由套接字函数直使用

#include int getaddrinfo (const char *hostname, const char *service, const struct addrinfo *hints, struct addrinfo **result) ;//返回&＃xff1a;若成功为0&＃xff0c;出错为非0(见后图11-7)

hostname参数是一个主机名或地址串&＃xff0c;service参数是一个服务名或十进制端口字串&＃xff0c;

本函数通过result指针参数返回一个指向addrinfo结构链表的指针&＃xff0c;而addrinfo结构定义在头文件

struct addrinfo {int ai_flags; /* AI_PASSIVE, AI_CANONNAME */int ai_family; /* AF_xxx */int ai_socktype; /* SOCK_xxx */int ai_protocol; /* 0 or IPPROTO_xxx for IPv4 and IPv6 */socklen_t ai_addrlen; /* length of ai_addr */char *ai_canonname; /* ptr to canonical name for host */struct sockaddr *ai_addr; /* ptr to socket address structure */struct addrinfo *ai_next; /* ptr to next structure in linked list */
};

同样&＃xff0c;getaddrinfo函数的参数hints也为类型。hints参数可以的一个空指针&＃xff0c;也可以指向addrinfo结构的指针&＃xff0c;调用者可在这个结构中填入关于期望返回的信息类型的暗示。举例来说&＃xff0c;如果指定的服务既支持TCP也支持UDP&＃xff0c;那么调用者可以把hints结构中的ai_socktype成员设置成SOCK_DGRAM使得返回的仅仅是适用于数据报套接口的信息。

hints结构中调用者可以设置的成员有&＃xff1a;

ai_flags(零个或多个或在一起的AI_xxx值)
ai_family(某个AF_xxx值)
ai_socktype(某个SOCK_xxx值)
ai_protocol

其中ai_flags成员可用的标志值及其含义例如有 AI_PASSIVE(套接字将用于被动打开)&＃xff0c;AI_CANONNAME(告知getaddrinfo函数返回主机的规范名字)等等

如果本函数返回成功&＃xff0c;那么由result参数指向的变量已被填入一个指针&＃xff0c;它指向的是由其中的ai_next成员串联起来的addrinfo结构链表。可以导致返回多个addrinfo结构的情形有以下2个&＃xff1a;

如果与hostname参数关联的地址有多个&＃xff0c;那么适用于所请求地址簇的每个地址都返回一个对应的结构。
如果service参数指定的服务支持多个套接口类型&＃xff0c;那么每个套接口类型都可能返回一个对应的结构&＃xff0c;具体取决于hints结构的ai_socktype成员。

我们必须先分配一个hints结构&＃xff0c;把它清零后填写需要的字段&＃xff0c;再调用getaddrinfo然后遍历一个链表逐个尝试每个返回地址。

实例程序&＃xff1a;

struct addrinfo hints, *res;bzero(&hints, sizeof(hints) ) ;
hints.ai_flags &＃61; AI_CANONNAME;
hints.ai_family &＃61; AF_INET;getaddrinfo("freebsd4", "domain", &hints, &res);

返回信息如下图&＃xff1a;

--关于getaddrinfo如果用于IPv6&＃xff0c;详见UNP

6.gai_strerror函数

下图给出了有getaddrinfo返回非0错误值的名字和含义

gai_strerror以这些值为它的参数&＃xff0c;返回一个指向对应的出错信息串的指针

#include const char *gai_strerror (int error);
//返回错误描述消息字符串的指针

7.freeaddrinfo函数

函数getaddrinfo返回的所有存储空间通过调用freeaddrinfo返还给系统

#include void freeaddrinfo (struct addrinfo *ai);

ai应指向getaddrinfo返回的第一个addrinfo结构。在该链表中的所有结构&＃xff0c;以及这些机构所指向的动态存储空间都将被释放。

只复制addrinfo结构&＃xff0c;而不复制addrinfo结构所指向的其他结构&＃xff0c;叫做浅拷贝或浅复制(shallow copy)。复制addrinfo结构&＃xff0c;同时复制addrinfo结构所指向的其他结构&＃xff0c;称为深拷贝或深复制(deep copy)。

8.getnameinfo函数

getnameinfo函数与getaddrinfo互补&＃xff1a;它以一个套接口地址为参数&＃xff0c;返回一个描述主机的字符串和一个描述服务的字符串。这个函数以一种独立于协议的方式提供这些信息

#include int getnameinfo (const struct sockaddr *sockaddr, socklen_t addrlen, char *host, socklen_t hostlen,
char *serv, socklen_t servlen, int flags) ;
//成功为0&＃xff0c;出错为非0(如gai_strerror函数中的表)

sockaddr指向包含协议地址的套接口地址结构&＃xff0c;它将会被转换成可读的字符串&＃xff0c;addrlen是结构的长度。这个结构和长度通常由accept, recvfrom, getsockname,getpeername返回

待返回的2个直观可读字符串由调用者预先分配存储空间&＃xff0c;host和hostlen指定主机字串&＃xff0c;serv和servlen指定服务字串。如果调用者不想返回主机字串或者服务字串&＃xff0c;那就指定hostlen或者servlen为0.

sock_ntop和getnameinfo的差别在于&＃xff0c;前者不涉及DNS&＃xff0c;直接返回可输出的IP地址和端口号&＃xff0c;后者通常试图给主机和服务的名字。

9.关于getaddrinfo的例子

这里仅给出tcp_listen函数&＃xff0c;其余详见UNP

#include "unp.h"int
tcp_listen(const char *host, const char *serv, socklen_t *addrlenp)
{int listenfd, n;const int on &＃61; 1;struct addrinfo hints, *res, *ressave;bzero(&hints, sizeof (struct addrinfo)) ;hints.ai_flags &＃61; AI_PASSIVE;hints.ai_family &＃61; AF_UNSPEC;hints.ai_socktype &＃61; SOCK_STREAM;if ( (n &＃61; getaddrinfo (host, serv, &hints, &res)) !&＃61; 0)err_quit("tcp_listen error for %s, %s: %s",host, serv, gai_strerror(n)) ;ressave &＃61; res;do {listenfd &＃61;socket(res->ai_family, res->ai_socktype, res->ai_protocol);if (listenfd <0)continue; /* error, try next one */Setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &on, sizeof (on) ) ;if (bind(listenfd, res->ai_addr, res->ai_addrlen) &＃61;&＃61; 0)break; /* success */Close (listenfd); /* bind error, close and try next one */} while ( (res &＃61; res->ai_next) !&＃61; NULL);if (res &＃61;&＃61; NULL) /* errno from final socket () or bind () */err_sys ("tcp_listen error for %s, %s", host, serv);Listen (listenfd, LISTENQ);if (addrlenp)*addrlenp &＃61; res->ai_addrlen; /* return size of protocol address */freeaddrinfo (ressave);return (listenfd);
}