【网络编程】TCPIP-7-域名与网络地址

前言
7. 域名与网络地址
参考

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。

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