【网络编程】TCPIP-7-域名与网络地址

目录

• 前言
• 7. 域名与网络地址
  • 7.1 IP
  • 7.2 域名
  • 7.3 DNS
  • 7.4 IP地址与域名之间的转换
    • 7.4.1 利用域名获取IP地址
    • 7.4.2 利用IP地址获取域名
    • 7.4.3 升级版的API
  • 7.5 小知识
  • 参考
• 参考

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前言

说明：

• demo 基于 Linux。

7. 域名与网络地址

本节主要记录三个名词：DNS、域名及IP。

7.1 IP

IP地址：网络层的主机地址。老生常谈啦。
目前分为IPV4和IPV6。

如百度的地址之一：202.108.22.5

7.2 域名

域名就是IP的别名吧，因为人类对数字的记忆较难，所以把某个IP起个别名。

如百度的域名：www.baidu.com
在浏览器地址栏中输入其域名就可以访问到百度的服务器，不用记其IP地址了。

7.3 DNS

DNS 是对IP地址和域名进行相互转换的系统，其核心是 DNS 服务器。

因为 TCP/IP 协议栈中网络层需要的是 IP 地址，而不是域名，所以得需要把域名转换成对于的IP地址。

如图：

7.4 IP地址与域名之间的转换

7.4.1 利用域名获取IP地址

struct hostent
{
    char *h_name;       /* Official name of host.  */
    char **h_aliases;   /* Alias list.  */
    int h_addrtype;     /* Host address type.  */
    int h_length;       /* Length of address.  */
    char **h_addr_list; /* List of addresses from name server.  */
};

/*
	成功时返回 hostent 结构体地址，失败时返回 NULL 指针
*/
#include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyname(const char *hostname);

struct hostent：

• h_name：该变量中存有官方域名（Official domain name）。官方域名代表某一主页，但实际上，一些著名公司的域名并没有用官方域名注册。
• h_aliases：可以通过多个域名访问同一主页。同一IP可以绑定多个域名，因此，除官方域名外还可以指定其他域名。这些信息可以通过 h_aliases 获得。
• h_addrtype：gethostbyname 函数不仅支持 IPV4 还支持 IPV6 。因此可以通过此变量获取保存在 h_addr_list 的IP地址族信息。若是 IPV4 ，则此变量中存有 AF_INET。
• h_length：保存IP地址长度。若是 IPV4 地址，因为是 4 个字节，则保存4；IPV6 时，因为是 16 个字节，故保存 16。
• h_addr_list：这个是最重要的的成员。通过此变量以整数形式保存域名相对应的IP地址。另外，用户比较多的网站有可能分配多个IP地址给同一个域名，利用多个服务器做负载均衡，。此时可以通过此变量获取IP地址信息。

7.4.2 利用IP地址获取域名

/*
	addr: 含有IP地址信息的 in_addr 结构体指针。为了同时传递 IPV4 地址之外的全部信息，该变量的类型声明为 char 指针
	len: 向第一个参数传递的地址信息的字节数，IPV4时为 4 ，IPV6 时为16.
	family: 传递地址族信息，ipv4 是 AF_INET ，IPV6是 AF_INET6
	成功时返回 hostent 结构体变量地址值，失败时返回 NULL 指针
*/
#include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyaddr(const char *addr, socklen_t len, int family);

7.4.3 升级版的API

getaddrinfo() 能够处理 域名到IP 和 服务到端口 这两种转换。可重入的。

getnameinfo() 能够处理 IP到域名 和 端口到服务 这两种转换。可重入的。

#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>

int getaddrinfo(const char *restrict nodename, 	/* host 或者IP地址 */
    const char *restrict servname, 				/* 十进制端口号 或者常用服务名称如"ftp"、"http"等 */
    const struct addrinfo *restrict hints, 		/* 获取信息要求设置 */
    struct addrinfo **restrict res); 			/* 获取信息结果 */

void freeaddrinfo(struct addrinfo *ai); 

// 需要了解的结构体
struct addrinfo {
    int ai_flags;              /* 附加选项,多个选项可以使用或操作结合 */
    int ai_family;             /* 指定返回地址的协议簇,取值范围:AF_INET(IPv4)、AF_INET6(IPv6)、AF_UNSPEC(IPv4 and IPv6) */ 
    int ai_socktype;           /* enum __socket_type 类型，设置为0表示任意类型 */
    int ai_protocol;           /* 协议类型，设置为0表示任意类型 */
    socklen_t ai_addrlen;      /* socket address 的长度 */
    struct sockaddr *ai_addr;  /* socket address 的地址 */
    char *ai_canonname;        /* Canonical name of service location. */
    struct addrinfo *ai_next;  /* 指向下一条信息,因为可能返回多个地址 */
};

// The sockaddr structure is used to define a socket address which is used in the bind(), connect(), getpeername(), getsockname(), recvfrom(), and sendto() functions.
struct sockaddr
{
    sa_family_t  sa_family;   //Address family. 
    char         sa_data[14]; // Socket address (variable-length data). 
};
// 该结构体一般都会转为
struct sockaddr_in
{
    sa_family_t sin_family;  //地址族（Address Family）
    uint16_t sin_port;       //16 位 TCP/UDP 端口号
    struct in_addr sin_addr; //32位 IP 地址
    char sin_zero[8];        //为了保证其大小一致，目前不使用
};
struct in_addr
{
    in_addr_t s_addr; //32位IPV4地址
}

getaddrinfo() 参数说明：

• nodename：主机名：
  • 域名："www.baidu.com"
  • 数字化的地址字符串IPv4的点分十进制串："192.168.1.100"
  • 数字化的地址字符串IPv6的16进制串："2000::1:2345:6789:abcd"
  • 注意：如果 ai_flags 中设置了 AI_NUMERICHOST 标志，那么该参数只能是数字化的地址字符串，不能是域名。该标志的作用就是阻止进行域名解析。
• servname：服务名。
  • 可以是十进制的端口号("8080")字符串，也可以是已定义的服务名称，如"ftp"、"http"等。
  • 如果为NULL，那么返回的socket地址中的端口号不会被设置。
  • 注意：如果 ai_flags 设置了 AI_NUMERICSERV 标志并且该参数未设置为NULL，那么该参数必须是一个指向10进制的端口号字符串，不能设定成服务名，该标志就是用来阻止服务名解析。
• hints：该参数指向用户设定的 struct addrinfo 结构体。
  • 只能设定该结构体中 ai_family、ai_socktype、ai_protocol 和 ai_flags 四个域。
  • 其他域必须设置为0 或者 NULL。
  • 结构体参数参考上面代码注释。
• res：该参数获取一个指向存储结果的 struct addrinfo 结构体列表，使用完成后调用 freeaddrinfo() 释放存储结果空间。
• 返回：
  • 0：成功。
  • 其它错误标志：失败。

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getnameinfo() 能够处理 IP到域名 和 端口到服务 这两种转换。可重入的。

#include <netdb.h>
/**
 * @param addr，输入参数。struct addrinfo中的struct sockaddr
 * @param addrlen，输入参数。struct addrinfo中的socklen_t 
 * @param host，输出参数。IP地址
 * @param hostlen，输入参数。告诉函数host的大小
 * @param serv，输出参数。端口号
 * @param servlen，输入参数。告诉函数servlen的大小
 * @param flags，输入参数。告诉函数struct sockaddr的处理方式
 * 
 * @return 返回零则成功。
 */
int getnameinfo(const struct sockaddr *sockaddr,
                socklen_t addrlen,
                char *host,
                size_t hostlen,
                char *serv,
                size_t servlen,
                int flags);

7.5 小知识

DNS主要基于UDP。

目前全球只有13台域名根服务器。

并不是每条DNS查询都要到达根服务器的，查询是逐级查询，各级都有缓存表，先查缓存表中的，没有再往上报。

8.8.8.8是Google公司提供的免费DNS服务器的IP地址。

也可以指定本地的DNS服务器，只要能解析域名与IP即可。

参考

• DNS 原理入门
• 网络相关结构体参考
• getaddrinfo

参考

• 《TCP/IP网络编程》
• 李柱明博客-TCP/IP TCP详细笔记
• github 阿婆主