高级C与网络编程复习（9）—— 名字和地址转换（Name and Address Conversions）（第11章）

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概述

数值地址长而不容易记，手工键入容易出错。用名字代表数字地址的机制便应运而生
点我获取本文源码

  • 主机名和IPv4地址之间转换：gethostbyname、gethostbyaddr
  • 服务名字和端口号之间转换：getservbyname、getservbyport
  • 两个协议无关的转换函数：getaddrinfo、getnameinfo

域名系统（Domain Name System， DNS）

  • 主要用于主机名字和和IP地址之间的映射
  • 基于UDP

  • 简单名字（simple name）和全限定域名（Fully Qualified Domain Name， FQDN）

    • 简单名字：如 solaris或bsdi
    • 全限定域名：如 qjm253.top
      • 严格来说FQDN最后必须以.结尾，但通常用户会省略。例如上面个域名严格来讲为： qjm253.top.

  • 资源记录

    • A：A记录把一个主机名映射成一个32位的IPv4地址
    • AAAA：AAAA记录把一个主机名映射成一个128位的IPv6地址
    • PTR：称为指针记录（pointer record）的PTR记录把IP地址映射成主机名（IPv4、IPv6）
    • MX：MX记录把一个主机指定作为个给定主机的“邮件交换器”（mail exchanger）
    • CNAME：CNAME代表“canonical name”（规范名字），常用作为常用的服务指派CNAME记录

  • 解析器和名字服务器（Resolvers and Name Servers）

    • 名字服务器：存储了域名和IP地址的对应关系
    • 解析器：客户端通过调用解析器中的函数来实现与DNS名字服务器的交互（实现名字与IP地址的转换）

gethostbyname函数

  • 原型：

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    #include <netdb.h>

    /**
    * 根据名字获取IPv4地址信息
    *
    * @param 待转换的名字，如：qjm253.top
    * @return 成功则返回非空指针，出错则返回NULL，并且设置h_errno
    */
    struct hostent *gethostbyname(const chat *hostname);

    /**
    * host entry 结构体，该结构中包含了所查找主机的所有IPv4地址信息
    */
    struct hostent{
      char   *h_name;             //正式主机名
      char  **h_aliases;          //主机别名
      int     h_addrtype;         //地址类型
      int     h_length;           //地址长度，单位：byte
      char  **h_addr_list;        //主机包含的IPv4地址列表
    }
    • hostent结构和它所包含的信息

  • 错误：h_errno

    • 当调用gethostbyname出错时，便会设置h_errno的值为下列常值之一

    • 类型

      • HOST_NOT_FOUND
      • TRY_AGAIN
      • NO_RECOVERY
      • NO_DATA（等同于HOST_NOT_FOUND）
    • hstrerrno函数接收一个上述常值之一，返回错误的具体描述

  • 栗子：

    • 本程序与课本略有不同，简单的支持一个地址解析以及默认解析IPv4


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      #include <unp.h>
      int main(int argc, char **argv){
          char *ptr, **pptr;
          struct hostent *hptr;
          char str[INET_ADDRSTRLEN];
          int i = 0;

          if(argc != 2)
              err_quit("usage: ./ghbn <Domain name>");

          if( (hptr = gethostbyname(argv[1])) == NULL){
              err_msg("get hostbyname error for host %s : %s", argv[1], hstrerror(h_errno));
          } else {
              printf("official hostname: %s\n", hptr->h_name);
              for(pptr = hptr->h_aliases; *pptr != NULL; pptr++)
                  printf("\talist: %s\n", *pptr);
              for(pptr = hptr->h_addr_list; *pptr != NULL; pptr++)
                  printf("address: %s\n", Inet_ntop(AF_INET, *pptr, str, sizeof(str)));
          }


      }

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      //我们先来测试一下正常的情况
      //可以很容易看出本博客是搭建在github上的，并且使用了一个作者自己的域名指向github上的域名
      输入：  ./ghbn qjm253.top
      输出：
            official hostname: sni.github.map.fastly.net
            	alist: qjm253.top
            	alist: sunnyqjm.github.io
            address: 151.101.77.147

      //再来测试一下域名不存在的情况
      输入： ./ghbn qjm253.top.c
      输出：
            get hostbyname error for host qjm253.top.c : Unknown host

      //测试一下域名存在，但是没有映射地址的情况
      //qjm253.cn是笔者的一个保留域名，目前还没有解析到任何地址
      输入： ./ghbn qjm253.cn
      输出：
            get hostbyname error for host qjm253.cn : No address associated with name

gethostbyaddr函数

  • 原型：

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    #include <netdb.h>

    /**
    * 本函数试图由一个二进制的IP地址和找到相应的主机名，与gethostbyname的行为相反
    *
    * @param addr   addr参数实际上不是一个char *类型的指针，而是一个指向in_addr结构的指针
    * @param len    len实际上就是in_addr结构体的大小
    * @param family 由于本函数只支持IPv4，所以family为AF_INET
    * @return 成功则返回非空指针，失败则返回NULL，并且设置h_errno
    **/
    struct hostent *gethostbyaddr(const char *addr, socklen_t len, int family);

  • 栗子


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    #include <unp.h>

    int main(int argc, char **argv){
        char *ptr, **pptr;
        struct hostent *hptr;
        char str[INET_ADDRSTRLEN];

        struct sockaddr_in ia;

        if(argc != 2)
            err_quit("usage: ./ghbn <IPAddress>");

        Inet_pton(AF_INET, argv[1], &ia.sin_addr);
        if( (hptr = gethostbyaddr(&ia.sin_addr, sizeof(ia.sin_addr), AF_INET)) == NULL){
            err_msg("get hostbyname error for host %s : %s", argv[1], hstrerror(h_errno));
        } else {
            printf("official hostname: %s\n", hptr->h_name);
            for(pptr = hptr->h_aliases; *pptr != NULL; pptr++)
                printf("\talist: %s\n", *pptr);
            for(pptr = hptr->h_addr_list; *pptr != NULL; pptr++)
                printf("address: %s\n", Inet_ntop(AF_INET, *pptr, str, sizeof(str)));
        }


    }
    • gethostbyaddr的第一个参数虽然是in_addr的地址结构，但是传的时候不能直接用in_addr，要使用sockaddr_in里面的in_addr。（博主猜想是应用的头文件中可能包含了in_addr结构体的多种实现，而gethostbyaddr函数要求的in_addr地址结构必须时候sockaddr_in里面定义的那种，读者有兴趣可以自行验证）

    • 测试：

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      输入： ./ghba 127.0.0.1
      输出：
            official hostname: localhost
            address: 127.0.0.1

    • 上面测试的是本机的回环地址，是成功的。如果要测试其它地址则不成功，具体可点我查看

getservbyname和getservbyport

  • getservbyname

    • 原型：

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      #include <netdb.h>

      /**
      * 通过服务名获取服务信息
      *
      * @param servname   服务名，如：domain, ftp
      * @param protoname  协议名，如：TCP, UDP
      * @return 若成功则返回非空指针，若出错则返回NULL
      **/
      struct servent *getservbyname(const char *servname, const char *protoname);

      struct servent{
        char    *s_name;        //正式的服务名
        char   **s_aliases;     //服务别名列表
        int      s_port;        //网络字节序的端口号
        char    *s_proto;       //协议名
      }

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      #include <unp.h>

      int main(int argc, char **argv){
          struct servent *sptr;
          char **sptrs;

          if(argc != 3)
              err_quit("usgae: ./gsbn <servname> <protoname>");
          sptr = getservbyname(argv[1], argv[2]);
          if(sptr == NULL)
              err_quit("get error");
          printf("official name: %s\n", sptr->s_name);
          for(sptrs = sptr->s_aliases; *sptrs != NULL; sptrs++)
              printf("\t\talias: %s\n", *sptrs);
          printf("port: %d\n", sptr->s_port);
          printf("protocol: %s\n", sptr->s_proto);
      }

    • 测试

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      输入： ./gsbn domain udp
      输出：
            official name: domain
            port: 13568
            protocol: udp

      输入： ./gsbn ftp tcp
      输出：
            official name: ftp
            port: 5376
            protocol: tcp

  • getservbyport

    • 原型

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      #include <netdb.h>

      /**
      * 通过端口号获取服务的信息
      * @param port       端口号
      * @param protoname  协议名，如：TCP, UDP
      * @return 若成功则返回非空指针，若出错则返回NULL
      */
      struct servent *getservbyport(int port, const char *protoname);

    • 栗子


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      #include <unp.h>

      int main(int argc, char **argv){
          struct servent *sptr;
          char **sptrs;

          if(argc != 3)
              err_quit("usgae: ./gsbn <port> <protoname>");
          sptr = getservbyport(atoi(argv[1]), argv[2]);
          if(sptr == NULL)
              err_quit("get error");
          printf("official name: %s\n", sptr->s_name);
          for(sptrs = sptr->s_aliases; *sptrs != NULL; sptrs++)
              printf("alias: %s\n", *sptrs);
          printf("port: %d\n", sptr->s_port);
          printf("protocol: %s\n", sptr->s_proto);
      }

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      //shell 通常运行在514端口，并且采用的是tcp协议
      输入： ./gsbp 514 tcp
      输出：
            official name: shell
            alias: cmd
            port: 514
            protocol: tcp

getaddrinfo函数

这是一个比以上函数更新的函数，了解即可

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