《网络编程》套接字地址与名字转换

小灰灰 2022-08-06 02:23 175阅读 0赞

### 前言 ###

在套接字编程中，我们经常使用数字的 IP 地址和端口号进程编程，但是我们平常所熟悉的是一些便于记忆的字符名字，要使这种名字能够为套接字操作函数识别，所以这两者之间必须存在着某种转换关系。本节介绍的是 【**主机名** 与**地址**】 和 【**服务名** 与 **端口号**】 之间的转换。在 Unix 系统中，可以使用函数 gethostbyname、gethostbyaddr 实现【**主机名** 与 **地址**】之间的转换；可以使用函数 getservbyname、getservbyport 实现 【**服务名** 与 **端口号**】 之间的转换。但是前面这些函数只适合在 IPv4 域里面，若要在 IPv4 和 IPv6 实现这些功能，则可以使用 getaddrinfo 函数。有关这些函数在套接字编程中的使用可在前面文章查看《[基于套接字编程][Link 1]》

### **主机名** 与 **地址** 之间的转换 ###

gethostbyname 与 gethostbyaddr 函数

/* 主机名与地址之间转换 */
    
    /*
     * 函数功能：主机名与地址之间转换；
     * 返回值：若成功则返回主机结构指针，若出错则返回NULL；
     * 函数原型：
     */
    #include <netdb.h>
    
    struct hostent *gethostbyname(const char *hostname);//将主机名转换为数字地址；
    struct hostent *gethostaddr(const char *addr, size_t len, int family);//将数字地址转换为主机名；
    
    /* 函数功能：获取主机信息；
     * 函数原型：
     */
    struct hostent *gethostent(void);/* 获取主机信息，并返回hostent结构指针 */
    void sethostent(int stayopen);/* 设置主机信息 */
    void endhostent(void);
    /*
     * 说明：
     * 若主机数据文件没有打开，gethostent会打开它，该函数返回文件的下一条目；
     * 函数sethostent会打开文件，若文件已打开，那么将其回绕；
     * 函数endhostent将关闭文件；
     * 其中hostent结构至少包含如下成员数据：
     */
    struct hostent
    {
        char    *h_name;        /* official name of host */
        char    **h_aliases;    /* pointer to alternate host name array */
        int     h_addrtype;     /* address type: AF_INET */
        int     h_length;       /* length in bytes of address: 4 */
        char    **h_addr_list;  /* pointer to array of IPv4 address */
    };

上面的函数若成功调用，则会返回一个指向 hostent 结构的指针，若出错则返回 NULL，且设置全局变量 h\_error 为相应值。一般的 socket 系统调用都将错误信息存储在全局变量 error 中，但是和主机 host 有关的系统调用，则将错误信息存储在 h\_error 中，它的取值如下：

1.  HOST\_NOT\_FOUND：找不到主机；
2.  TRY\_AGAIN：重试；
3.  NO\_RECOVERY：不可修复性错误；
4.  NO\_DATA：指定的名字有效，但是没有记录；

其中，hostent 结构信息之间关系如下图所示：

![Center][]

### **服务名** 与 **端口号** 之间的转换 ###

getservbyname 与 getservbyport 函数

/* 服务名与端口号之间的转换 */
    /*
     * 函数功能：服务名与端口号之间的转换；
     * 返回值：若成功则返回指针，若出错则返回NULL；
     * 函数原型：
     */
    #include <netdb.h>
    struct servent *getservbyname(const char *servname, const char *protoname);
    struct servent *getservbyport(int port, const char *protoname);
    struct servent *getservent(void);
    
    void setservent(int stayopen);
    void endservent(void);
    /*
     * protoname参数若为空，则返回取决与实现，若为非空，则指定协议名称；
     *
     * 其中servent 结构至少包含以下成员：
     */
    struct servent
    {
        char    *s_name;        /* official service name */
        char    **s_aliases;    /* pointer to alternate service name array */
        int     s_port;         /* port number */
        char    *s_proto;       /* name of protocol */
    };

以下是采用上面函数编写的客户端程序：

#include	"unp.h"
    
    int
    main(int argc, char **argv)
    {
    	int					sockfd, n;
    	char				recvline[MAXLINE + 1];
    	struct sockaddr_in	servaddr;
    	struct in_addr		**pptr = NULL;
    	struct in_addr		*inetaddrp[2];
    	struct in_addr		inetaddr;
    	struct hostent		*hp;
    	struct servent		*sp;
    
    	if (argc != 3)
    		err_quit("usage: %s <hostname> <service>", argv[0]);
    
        /* 将主机名作为gethostbyname的参数，并获取hostent结构信息 */
    	if ( (hp = gethostbyname(argv[1])) == NULL) {
            /* 若gethostbyname获取失败，则使用inet_aton构造地址单元素列表 */
    		if (inet_aton(argv[1], &inetaddr) == 0) {
    			err_quit("hostname error for %s: %s", argv[1], hstrerror(h_errno));
    		} else {
    			inetaddrp[0] = &inetaddr;
    			inetaddrp[1] = NULL;
    			pptr = inetaddrp;
    		}
    	} else {/* 若gethostbyname成功，则pptr指向地址链表 */
    		pptr = (struct in_addr **) hp->h_addr_list;
    	}
    
        /* 将服务名作为getservbyname的参数，获取servent结构信息 */
    	if ( (sp = getservbyname(argv[2], "tcp")) == NULL)
            /* 若失败则退出 */
    		err_quit("getservbyname error for %s", argv[2]);
    
        /* 遍历地址结构列表中的每一个地址 */
    	for ( ; *pptr != NULL; pptr++) {
            /* 创建基于TCP套接字 */
    		if( (sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)))
                err_sys("socket error");
    
            /* 初始化服务器地址信息 */
    		bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    		servaddr.sin_family = AF_INET;
    		servaddr.sin_port = sp->s_port;/* 端口号由getservbyname获取 */
            /* 复制服务器地址信息，该地址信息由gethostbyname获取 */
    		memcpy(&servaddr.sin_addr, *pptr, sizeof(struct in_addr));
            /* 以下对地址列表中的每个服务器地址尝试连接 */
    		printf("trying %s\n",
    			   Sock_ntop((SA *) &servaddr, sizeof(servaddr)));
    
    		if (connect(sockfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr)) == 0)
    			break;		/* success */
            /* 若地址连接失败，则关闭与该地址相关的套接字 */
    		err_ret("connect error");
    		close(sockfd);
    	}
        /* 检查是否所有服务器地址都连接失败 */
    	if (*pptr == NULL)
    		err_quit("unable to connect");
    
        /* 处理函数，读取服务器应答信息，并显示到标准输出 */
    	while ( (n = Read(sockfd, recvline, MAXLINE)) > 0) {
    		recvline[n] = 0;	/* null terminate */
    		Fputs(recvline, stdout);
    	}
    	exit(0);
    }

### 【地址 与 主机名】 和 【服务名 与 端口号】之间的转换 ###

getaddrinfo 函数

/* IPv6、IPv4 都可使用 */
    /*
     * 函数功能：将 服务名与端口号 和 主机名与地址 之间转换；
     * 返回值：若成功则返回0，若出错则返回非0错误编码；
     * 函数原型：
     */
    #include <netdb.h>
    #include <sys/socket.h>
    int getaddrinfo(const char *hostname, const char *service, const struct addrinfo *hints, struct addrinfo **result);
    
    void freeaddrinfo(struct addrinfo *ai);/* 把从getaddrinfo函数动态分配的成员结构内存返回给系统，参数ai是由函数getaddrinfo返回的第一个addrinfo结构 */
    
    const char *gai_strerror(int error);//若getaddrinfo出错时，错误消息只能由该函数输出；
    
    /*
     * 说明：
     * 该函数需要提供主机名或服务名，若只提供其中一个，则另一个必须指定为NULL；
     * addrinfo是一个结构链表，其定义如下：
     */
    struct addrinfo
    {
        int         ai_flags;       /* customize behavior */
        int         ai_family;      /* address family */
        int         ai_socktype;    /* socket type */
        int         ai_protocol;    /* protocol */
        socklen_t   ai_addrlen;     /* length in bytes of address */
        struct sockaddr *ai_addr;   /* address */
        char        *ai_canonname;  /* canonical name of host */
        struct addrinfo *ai_next;   /* next in list */
    };
    
    /*
     * 函数功能：将地址转换成服务名或主机名；
     * 返回值：若成功则返回0，若出错则返回非0值；
     * 函数原型：
     */
    #include <netdb.h>
    #include <sys/socket.h>
    int getnameinfo(const struct sockadd *addr, socklen_t alen, char * host, socklen_t hostlen,
            char * service, socklen_t servlen, unsigned int flags);
    
    /*
     * 说明：
     * addrinfo结构成员：
     * ai_flags 取值如下：
     * （1）AI_PASSIVE      套接字将用于被动打开；
     * （2）AI_CANONNAME    告知getaddrinfo函数返回主机的规范名字；
     * （3）AI_NUMERICHOST  防止任何类型的名字到地址映射，hostname必须是一个地址串；
     * （4）AI_NUMERICSERV  防止任何类型的名字到服务映射，service必须是一个十进制端口号数串；
     * （5）AI_V4MAPPED     若同时指定ai_family值为AF_INET6，若没有可用的AAAA记录，则返回与A记录对应的IPv4映射的IPv6地址；
     * （6）AI_ALL          若同时指定AI_V4MAPPED标志，除了返回与AAAA记录对应的IPv6地址外，还返回与A记录对应的IPv4映射的IPv6地址；
     * （7）AI_ADDRCONFIG   按照所在主机的配置选择返回地址类型；
     */

参考资料：

《Unix 网络编程》

[Link 1]: http://blog.csdn.net/chenhanzhun/article/details/41318721
[Center]: /images/20220806/657639cc969f434db7fbe8a4fb54d429.png