UNP Chapter 9 - 基本名字与地址转换

9.1. 概述

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。

9.2. 域名系统

DNS(Domain Name System)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

DNS中的条目称为资源记录RR(resource record)：

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，32位地址的四个字节顺序反转，每个字节都转换成他的十进制ASCII值(0~255)，然后附上in-addr.arpa，结果串用于PTR查询。对于IPv6地址，128位地址中的32个4位组顺序发转，每组被转换成相应的十六进制ASCII值(0~9, a~f)，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)”，其常见的用法是为常用服务如ftp和www指派一个CNAME记录。

 

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。

文件/etc/resolv.conf一般包含本地名字服务器的IP地址。

 

DNS替代方法

不使用DNS也可以得到名字和地址信息，最常用的替代方法为静态主机文件(一般为文件/etc/hosts)或网络信息系统NIS(Network Information System)。

 

9.3. gethostbyname函数

#include <netdb.h>
struct hostent * gethostbyname(const char * hostname); // 返回: 非空指针-成功, 空指针-出错,同时设置h_errno

此函数返回的非空指针指向下面的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 or AF_INET6 */
  int h_length; /* length of address: 4 or 16 */
  char * * h_addr_list; /* ptr to array of ptrs with IPv4 or IPv6 addrs */
};
#define h_addr h_addr_list[0] /* first address in list */

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：

HOST_NOT_FOUND

TRY_AGAIN

NO_RECOVERTY

NO_DATA(等同于NO_ADDRESS) 表示指定的名字有效，但它既没有A记录，也没有AAAA记录。只有MX记录的主机名就是这样的例子。

下面是一个调用gethostbyname的简单例子，它可有任意数目的命令行参数，输出所有返回的信息：

#include "unp.h"
int main(int argc, char * * argv)
{
  char * ptr, * * pptr;
  char str[INET6_ADDRSTRLEN];
  struct hostent * hptr;
  while(--argc > 0)
  {
    ptr = * ++argv;
    if((hptr = gethostbyname(ptr)) == NULL)
    {
      err_msg("gethostbyname error for host: %s: %s", ptr, hstrerror(h_errno));
      continue;
    }
    printf("official hostname: %s \n", hptr->h_name);
    for(pptr = hptr->h_aliases; * pptr != NULL; pptr++)
      printf("\t alias: %s \n", *pptr);
    switch(hptr->h_addrtype)
    {
      case AF_INET:
#ifdef AF_INET6:
      case AF_INET6:
#endif
        pptr = hptr->h_addr_list;
        for( ; * pptr != NULL; pptr++)
          printf("\t address: %s \n", inet_ntop(hptr->h_addrtype, *pptr, str, sizeof(str)));
        break;
      default:
        err_ret("unknown address type");
      break;
    }
  }
  exit(0);
}

 

9.4. RES_USE_INET6解析器选项

9.5. gethostbyname2函数与IPv6支持

#include <netdb.h>
struct hostent * gethostbyname2(const char * hostname, int family); //返回：非空指针-成功，空指针-出错 同时设置h_errno

描述函数gethostbyname和选项RES_USE_INET6的行为的一个方法是看看它的源代码

struct hostent * gethostbyname(const char * name)
{
  struct hostent * hp;
  if((_res.options & RES_INIT) == 0 && res_init() == -1)
  {
    h_errno = NETDB_INTERNAL;
    return (NULL);
  }
  if(_res.options & RES_USE_INET6)
  {
    hp = gethostbyname2(name, AF_INET6);
    if(hp)
      return (hp);
  }
  return (gethostbyname2(name, AF_INET));
}

 

9.6. gethostbyaddr函数

#include <netdb.h>
struct hostent * gethostbyaddr(const char * addr, size_t len, int family); //返回：非空指针-成功，空指针-出错 同时设置h_errno

9.7. uname函数

#include <sys/utsname.h>
int uname(struct utsname * name); // 返回：非负值-成功，-1-出错

此函数装填结构utsname，其地址由调用者传递：

#define UTS_NAMESIZE 16
#define UTS_NODESIZE 256
struct utsname 
{
  char sysname[_UTS_NAMESIZE]; /* name of this operating system */
  char nodename[_UTS_NODESIZE]; /* name of this node */
  char release[_UTS_NAMESIZE]; /* O.S release level */
  char version[_UTS_NAMESIZE]; /* O.S version level */
  char machine[_UTS_NAMESIZE]; /* hardware type */
};

为了确定本地主机的IP地址，我们调用uname以得到主机名字，然后调用gethostbyname以得到它的所有IP地址。

#include "unp.h"
#include <sys/utsname.h>
char * * my_addrs(int * addrtype)
{
  struct hostent * hptr;
  struct utsname myname;
  if(uname(&myname) < 0)
    return(NULL);
  if((hptr = gethostbyname(myname.nodename)) == NULL)
    return(NULL);
  *addrtype = hptr->h_addrtype;
  return(hptr->h_addr_list);
}

函数返回值是结构hostent的成员h_addr_list，即指向IP地址的指针数组。我们还通过指针参数返回地址族。

 

9.8. gethostname函数

#include <unistd.h>
int gethostname(char * name, size_t namelen); //返回：0-成功，-1-出错

name是指向主机名存储位置的指针，namelen是此数组的大小。

 

9.9. getservbyname和getservbyport函数

服务器就像主机一样，也常常是由名字来标识的。

#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

此函数返回一个指向下面所示结构的指针：

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。结构servent中我们关心的主要成员是端口号。由于端口号是以网络字节序返回的，在将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：

sturct 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 fall */

在给定端口号和可选协议后可以使用getservbyport函数查找相应的服务：

#include <netdb.h>
struct servent * getservbyport(int port, const char * protname); //返回：非空指针-成功，空指针-出错

port值必须为网络字节序，对此函数的典型调用是：

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。

9.10 其它网络相关信息

9.11. 小结