本章讲述在名字和数值地址间进行转换的函数:gethostbyname和gethostbyaddr在主机名字与IP地址间进行转换,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,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,如solaris或bsdi,也可以是全限定域名FQDN(Fully Qualified Domain Name),如solaris.kohala.com
1).资源记录
DNS中的条目称为资源记录RR(resource record),一般感兴趣的有如下几个:
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), 它们通常就是所谓的BIND(Berkeley Internet Name Domain)程序。各种应用程序,如本书中我们编写的客户和服务器程序,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,如果调用成功,它就返回一个指向hostent的结构指针,该结构中含有所查找主机的所有IPv4地址,这个函数的局限是只能返回IPv4地址。
#include <netdb.h> struct hostent *gethostbyname (const char *hostname); //返回:若成功为非空指针,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,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:当发生错误时,他不设置errno,而是将全局整数h_errno设置为定义在头文件<netdb.h>中的下列常值中的一个:
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,与gethostbyname函数行为刚好相反
#include <netdb.h> struct hostent *gethostbyaddr (const char *addr, socklen_t len, int family); //返回:成功为空指针,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,而是一个指向存放IPv4地址的某个in_addr结构的指针;len参数是这个结构的大小:地域IPv4地址为4,family参数为AF_INET
4.getservbyname和getservbyport函数
1).像主机一样,服务也通常靠名字来认知,getservbyname函数用于根据给定名字查找相应服务,即:返回对应于给定服务名和协议名的相关服务信息(例如:端口号)
#include <netdb.h> struct servent * getservbyname(const char * servname, const char * protoname); //返回: 非空指针-成功,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,如果还指定了一个协议(即protoname为非空指针),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,把它存储于套接口地址结构时绝对不能调用htons,对此函数的典型调用是:
struct servent *sptr; sptr = getservbyname("domain", "udp"); /* DNS using UDP */ sptr = getservbyname("ftp", "tcp"); /* FTP using TCP */ sptr = getservbyname("ftp", NULL); /* FTP using TCP */ sptr = 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 <netdb.h> struct servent *getservbyport (int port, const char *protoname); //返回:成功非空指针,出错为NULL
port参数的值必须为网络字节序,本函数的典型调用如下:
struct servent *sptr; sptr = getservbyport (htons (53), "udp"); /* DNS using UDP */ sptr = getservbyport (htons (21), "tcp"); /* FTP using TCP */ sptr = getservbyport (htons (21), NULL); /* FTP using TCP */ sptr = getservbyport (htons (21), "udp"); /* this call will fail */
对于UDP,由于没有服务使用端口21,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,返回的是一个sockaddr结构而不是一个地址列表,这些sockaddr结构随后可由套接字函数直使用
#include <netdb.h> int getaddrinfo (const char *hostname, const char *service, const struct addrinfo *hints, struct addrinfo **result) ; //返回:若成功为0,出错为非0(见后图11-7)
hostname参数是一个主机名或地址串,service参数是一个服务名或十进制端口字串,
本函数通过result指针参数返回一个指向addrinfo结构链表的指针,而addrinfo结构定义在头文件<netdb.h>
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,getaddrinfo函数的参数hints也为类型。hints参数可以的一个空指针,也可以指向addrinfo结构的指针,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,如果指定的服务既支持TCP也支持UDP,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:
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),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,那么由result参数指向的变量已被填入一个指针,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:
我们必须先分配一个hints结构,把它清零后填写需要的字段,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:
struct addrinfo hints, *res; bzero(&hints, sizeof(hints) ) ; hints.ai_flags = AI_CANONNAME; hints.ai_family = AF_INET; getaddrinfo("freebsd4", "domain", &hints, &res);
返回信息如下图:
--关于getaddrinfo如果用于IPv6,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,返回一个指向对应的出错信息串的指针
#include <netdb.h> 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 <netdb.h> 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,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,而不复制addrinfo结构所指向的其他结构,叫做浅拷贝或浅复制(shallow copy)。复制addrinfo结构,同时复制addrinfo结构所指向的其他结构,称为深拷贝或深复制(deep copy)。
8.getnameinfo函数
getnameinfo函数与getaddrinfo互补:它以一个套接口地址为参数,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 <netdb.h> 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,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,它将会被转换成可读的字符串,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,host和hostlen指定主机字串,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,那就指定hostlen或者servlen为0.
sock_ntop和getnameinfo的差别在于,前者不涉及DNS,直接返回可输出的IP地址和端口号,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,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 = 1; struct addrinfo hints, *res, *ressave; bzero(&hints, sizeof (struct addrinfo)) ; hints.ai_flags = AI_PASSIVE; hints.ai_family = AF_UNSPEC; hints.ai_socktype = SOCK_STREAM; if ( (n = getaddrinfo (host, serv, &hints, &res)) != 0) err_quit("tcp_listen error for %s, %s: %s", host, serv, gai_strerror(n)) ; ressave = res; do { listenfd = 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) == 0) break; /* success */ Close (listenfd); /* bind error, close and try next one */ } while ( (res = res->ai_next) != NULL); if (res == NULL) /* errno from final socket () or bind () */ err_sys ("tcp_listen error for %s, %s", host, serv); Listen (listenfd, LISTENQ); if (addrlenp) *addrlenp = res->ai_addrlen; /* return size of protocol address */ freeaddrinfo (ressave); return (listenfd); }