【網路程式設計】TCPIP-7-域名與網路地址

李柱明發表於2021-08-24
程式設計TCP

目錄

前言

說明：

  • demo 基於 Linux。

7. 域名與網路地址

本節主要記錄三個名詞：DNS、域名及IP。

7.1 IP

IP地址：網路層的主機地址。老生常談啦。
目前分為IPV4和IPV6。

如百度的地址之一：202.108.22.5

7.2 域名

域名就是IP的別名吧，因為人類對數字的記憶較難，所以把某個IP起個別名。

如百度的域名：www.baidu.com
在瀏覽器位址列中輸入其域名就可以訪問到百度的伺服器，不用記其IP地址了。

7.3 DNS

DNS 是對IP地址和域名進行相互轉換的系統，其核心是 DNS 伺服器。

因為 TCP/IP 協議棧中網路層需要的是 IP 地址，而不是域名，所以得需要把域名轉換成對於的IP地址。

如圖：

7.4 IP地址與域名之間的轉換

7.4.1 利用域名獲取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.  */
};

/*
	成功時返回 hostent 結構體地址，失敗時返回 NULL 指標
*/
#include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyname(const char *hostname);

struct hostent：

  • h_name：該變數中存有官方域名（Official domain name）。官方域名代表某一主頁，但實際上，一些著名公司的域名並沒有用官方域名註冊。
  • h_aliases：可以通過多個域名訪問同一主頁。同一IP可以繫結多個域名，因此，除官方域名外還可以指定其他域名。這些資訊可以通過 h_aliases 獲得。
  • h_addrtype：gethostbyname 函式不僅支援 IPV4 還支援 IPV6 。因此可以通過此變數獲取儲存在 h_addr_list 的IP地址族資訊。若是 IPV4 ，則此變數中存有 AF_INET。
  • h_length：儲存IP地址長度。若是 IPV4 地址，因為是 4 個位元組，則儲存4；IPV6 時，因為是 16 個位元組，故儲存 16。
  • h_addr_list：這個是最重要的的成員。通過此變數以整數形式儲存域名相對應的IP地址。另外，使用者比較多的網站有可能分配多個IP地址給同一個域名，利用多個伺服器做負載均衡，。此時可以通過此變數獲取IP地址資訊。

7.4.2 利用IP地址獲取域名

/*
	addr: 含有IP地址資訊的 in_addr 結構體指標。為了同時傳遞 IPV4 地址之外的全部資訊，該變數的型別宣告為 char 指標
	len: 向第一個引數傳遞的地址資訊的位元組數，IPV4時為 4 ，IPV6 時為16.
	family: 傳遞地址族資訊，ipv4 是 AF_INET ，IPV6是 AF_INET6
	成功時返回 hostent 結構體變數地址值，失敗時返回 NULL 指標
*/
#include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyaddr(const char *addr, socklen_t len, int family);

7.4.3 升級版的API

getaddrinfo() 能夠處理 域名到IP 和 服務到埠 這兩種轉換。可重入的。

getnameinfo() 能夠處理 IP到域名 和 埠到服務 這兩種轉換。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, 				/* 十進位制埠號 或者常用服務名稱如"ftp"、"http"等 */
    const struct addrinfo *restrict hints, 		/* 獲取資訊要求設定 */
    struct addrinfo **restrict res); 			/* 獲取資訊結果 */

void freeaddrinfo(struct addrinfo *ai); 

// 需要了解的結構體
struct addrinfo {
    int ai_flags;              /* 附加選項,多個選項可以使用或操作結合 */
    int ai_family;             /* 指定返回地址的協議簇,取值範圍:AF_INET(IPv4)、AF_INET6(IPv6)、AF_UNSPEC(IPv4 and IPv6) */ 
    int ai_socktype;           /* enum __socket_type 型別，設定為0表示任意型別 */
    int ai_protocol;           /* 協議型別，設定為0表示任意型別 */
    socklen_t ai_addrlen;      /* socket address 的長度 */
    struct sockaddr *ai_addr;  /* socket address 的地址 */
    char *ai_canonname;        /* Canonical name of service location. */
    struct addrinfo *ai_next;  /* 指向下一條資訊,因為可能返回多個地址 */
};

// 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). 
};
// 該結構體一般都會轉為
struct sockaddr_in
{
    sa_family_t sin_family;  //地址族（Address Family）
    uint16_t sin_port;       //16 位 TCP/UDP 埠號
    struct in_addr sin_addr; //32位 IP 地址
    char sin_zero[8];        //為了保證其大小一致，目前不使用
};
struct in_addr
{
    in_addr_t s_addr; //32位IPV4地址
}

getaddrinfo() 引數說明：

  • nodename：主機名：
    • 域名："www.baidu.com"
    • 數字化的地址字串IPv4的點分十進位制串："192.168.1.100"
    • 數字化的地址字串IPv6的16進位制串："2000::1:2345:6789:abcd"
    • 注意：如果 ai_flags 中設定了 AI_NUMERICHOST 標誌，那麼該引數只能是數字化的地址字串，不能是域名。該標誌的作用就是阻止進行域名解析。
  • servname：服務名。
    • 可以是十進位制的埠號("8080")字串，也可以是已定義的服務名稱，如"ftp"、"http"等。
    • 如果為NULL，那麼返回的socket地址中的埠號不會被設定。
    • 注意：如果 ai_flags 設定了 AI_NUMERICSERV 標誌並且該引數未設定為NULL，那麼該引數必須是一個指向10進位制的埠號字串，不能設定成服務名，該標誌就是用來阻止服務名解析。
  • hints：該引數指向使用者設定的 struct addrinfo 結構體。
    • 只能設定該結構體中 ai_family、ai_socktype、ai_protocol 和 ai_flags 四個域。
    • 其他域必須設定為0 或者 NULL。
    • 結構體引數參考上面程式碼註釋。
  • res：該引數獲取一個指向儲存結果的 struct addrinfo 結構體列表，使用完成後呼叫 freeaddrinfo() 釋放儲存結果空間。
  • 返回：
    • 0：成功。
    • 其它錯誤標誌：失敗。

getnameinfo() 能夠處理 IP到域名 和 埠到服務 這兩種轉換。可重入的。

#include <netdb.h>
/**
 * @param addr，輸入引數。struct addrinfo中的struct sockaddr
 * @param addrlen，輸入引數。struct addrinfo中的socklen_t 
 * @param host，輸出引數。IP地址
 * @param hostlen，輸入引數。告訴函式host的大小
 * @param serv，輸出引數。埠號
 * @param servlen，輸入引數。告訴函式servlen的大小
 * @param flags，輸入引數。告訴函式struct sockaddr的處理方式
 * 
 * @return 返回零則成功。
 */
int getnameinfo(const struct sockaddr *sockaddr,
                socklen_t addrlen,
                char *host,
                size_t hostlen,
                char *serv,
                size_t servlen,
                int flags);

7.5 小知識

DNS主要基於UDP。

目前全球只有13臺域名根伺服器。

並不是每條DNS查詢都要到達根伺服器的，查詢是逐級查詢，各級都有快取表，先查快取表中的，沒有再往上報。

8.8.8.8是Google公司提供的免費DNS伺服器的IP地址。

也可以指定本地的DNS伺服器，只要能解析域名與IP即可。

參考

參考

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