網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)教材 名字與地址轉(zhuǎn)換

1、第五章 名字與地址轉(zhuǎn)換5.1 域名系統(tǒng)盡管通過(guò)IP地址可以唯一地識(shí)別主機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)接口，從而訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)主機(jī)。但是，由于IP地址不便于人們記憶，因此人們還是習(xí)慣于使用主機(jī)名來(lái)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。隨著IPv6協(xié)議的不斷廣泛應(yīng)用，數(shù)值地址變得更長(zhǎng)，手工鍵入一個(gè)地址更容易出錯(cuò)。在大多數(shù)操作系統(tǒng)中，任何應(yīng)用程序都可以調(diào)用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)來(lái)查看給定名字的主機(jī)的IP地址（UNIX系統(tǒng)中函數(shù)名）；同樣，系統(tǒng)還提供了一個(gè)逆函數(shù)，即給定主機(jī)的IP地址，查看它所對(duì)應(yīng)的主機(jī)名。大多數(shù)使用主機(jī)名作為參數(shù)的應(yīng)用程序也支持把IP地址作為參數(shù)。域名系統(tǒng)DNS（Domain Name System）主要用于主機(jī)名與IP地址間的映射。

2、主機(jī)名可以是簡(jiǎn)單名字，例如Jida，也可以是全限定域名FQDN（Fully Qualified Domain Name），例如。嚴(yán)格地說(shuō)，F(xiàn)QDN也稱為絕對(duì)名字（absolute name），因此必須以一個(gè)點(diǎn)號(hào)結(jié)尾，但用戶經(jīng)常省略最后的點(diǎn)號(hào)。在Internet上使用了基于層次型的名字管理機(jī)制。在Internet的層次型名字管理中，先由中央管理機(jī)構(gòu)（例如Internet的NIC）將最高一級(jí)的名字空間進(jìn)行劃分，并將相應(yīng)部分的管理權(quán)交給相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，各管理機(jī)構(gòu)可對(duì)名字空間進(jìn)行進(jìn)一步的劃分。一般來(lái)說(shuō)，最高一級(jí)的名字空間的劃分是基于“網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)名”（site name）的。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的概念是對(duì)Internet

3、整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一部分（通常由若干個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成）的一種抽象，這些網(wǎng)絡(luò)的組織關(guān)系或地理位置聯(lián)系非常緊密，可以將它們看成一個(gè)節(jié)點(diǎn)。各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中又可劃分成不同的管理組。組名下面是主機(jī)的本地名。典型的Internet層次型主機(jī)名由三部分構(gòu)成：本地名稱.管理組名.網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)名例如，其中cn屬于第一級(jí)的名字空間，代表國(guó)家；第二級(jí)域?yàn)?，代表教育機(jī)構(gòu)，最低一級(jí)代表吉林大學(xué)。5.1.1 資源記錄在TCP/IP環(huán)境中，域名系統(tǒng)（DNS）是一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，通過(guò)它來(lái)提供IP地址和主機(jī)名之間的映射。DNS中的條目稱為資源記錄RR（resource record），僅有少數(shù)幾類(lèi)RR會(huì)影響名字與地址轉(zhuǎn)換。AA記錄將主機(jī)名映射

4、為32位的IPv4地址。例如，這里有域中關(guān)于主機(jī)solaris的四個(gè)DNS記錄，其中第一個(gè)就是一個(gè)A記錄：IN AAAA5f1b:df00:ce3e:e200:0020:0800:2078:e3e3IN MX5 .IN MX10 .AAAAAAAA記錄將主機(jī)名映射為128位的IPv6地址。PTRPTR記錄（稱為“指針記錄”）將IP地址映射為主機(jī)名。對(duì)于IPv4地址，32位地址的四個(gè)字節(jié)順序反轉(zhuǎn)，每個(gè)字節(jié)都轉(zhuǎn)換成它的十進(jìn)制ASCII值（0到255），然后附上，結(jié)果串用于PTR查詢。對(duì)于IPv6地址，128位地址中的32個(gè)4位組順序反轉(zhuǎn)，每組被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的十六進(jìn)制ASCII

5、值（0到9，a到f），并附上.例如，主機(jī)solaris的兩個(gè)PTR記錄為：06.和3.。MXMX記錄指定一個(gè)主機(jī)作為某主機(jī)的“郵件交換器”。在上面主機(jī)的solaris例子中，提供了兩個(gè)MX記錄，第一個(gè)記錄的優(yōu)先級(jí)是5，第二個(gè)記錄的優(yōu)先級(jí)是10，當(dāng)有多個(gè)MX記錄存在時(shí)，需按優(yōu)先級(jí)值的順序使用，從最小值開(kāi)始。CNAMECNAME代表“canonical name（規(guī)范名字）”，其常見(jiàn)的用法是為常用服務(wù)如

6、WWW和FTP指派一個(gè)CNAME記錄。如果用戶使用這些服務(wù)名而不是實(shí)際上的主機(jī)名，則它在服務(wù)挪到其它主機(jī)上時(shí)是透明的。例如，主機(jī)Jida的CNAME如下：5.1.2 解析器和名字服務(wù)器組織運(yùn)行一個(gè)或多個(gè)名字服務(wù)器（name server），它們通常就是所說(shuō)的BIND（Berkeley Internet Name Domain）程序。任何應(yīng)用程序，通過(guò)調(diào)用稱為解析器（resolver）的庫(kù)中的函數(shù)來(lái)與DNS服務(wù)器聯(lián)系。應(yīng)用程序用來(lái)將主機(jī)名轉(zhuǎn)換為IP地址或進(jìn)行相反過(guò)程的一組函數(shù)稱為解析器。最常見(jiàn)的解析器函數(shù)是gethostbyname和gethostbyaddr，前者將主機(jī)名映射為IP地址，后者執(zhí)

7、行相反的映射。圖5-1說(shuō)明了應(yīng)用進(jìn)程、解析器和名字服務(wù)器的典型關(guān)系。解析器代碼包含在系統(tǒng)庫(kù)中，在構(gòu)造應(yīng)用程序時(shí)被鏈接到應(yīng)用程序中。應(yīng)用程序代碼使用正常的函數(shù)調(diào)用來(lái)調(diào)用解析器代碼，最典型的就是調(diào)用函數(shù)gethostbyname和gethostbyaddr。應(yīng)用進(jìn)程應(yīng)用程序代碼函數(shù)返回函數(shù)調(diào)用UDP請(qǐng)求遠(yuǎn)程名字服務(wù)器本地名字服務(wù)器解析器代碼UDP應(yīng)答解析器配置文件圖5-1 應(yīng)用進(jìn)程、解析器和名字服務(wù)器的關(guān)系解析器代碼讀其依賴于系統(tǒng)的配置文件來(lái)確定組織的名字服務(wù)器們的所在位置。文件/etc/resolv.conf一般包含本地名字服務(wù)器的IP地址。解析器使用UDP給本地名字服務(wù)器發(fā)查詢，如果本地名字服

8、務(wù)器不知道答案，它也可以使用UDP在整個(gè)因特網(wǎng)上給其它名字服務(wù)器發(fā)查詢。5.1.3 DNS替代方法不使用DNS也可以得到主機(jī)的名字和地址信息，最常用的替代方法為靜態(tài)主機(jī)文件（一般為文件/etc/hosts）或網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)NIS（Network Information System）。這里需要注意的是，管理員如何配置一個(gè)主機(jī)來(lái)使用不同的名字服務(wù)是依賴于不同的實(shí)現(xiàn)的，Solaris2.x和HP-UX10.30使用/etc.nsswitch.conf，Digital Unix使用文件/etc/svc.conf,，IBM AIX使用文件/etc/netsvc.conf。BIND8.1提供了自己的名字為

9、信息檢索服務(wù)IRS（Information Retrival Service）的版本，它使用文件/etc/irs.conf。如果一個(gè)名字服務(wù)器將為主機(jī)名查找所用，則所有這些系統(tǒng)都使用文件/etc/resolv.conf來(lái)指定此名字服務(wù)器的IP地址。這些差異一般對(duì)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員透明，因此，用戶只需調(diào)用gethostbyname和gethostbyaddr這樣的解析器函數(shù)就可以了。5.2 gethostbyname函數(shù)計(jì)算機(jī)主機(jī)通常以人們可讀的名字被認(rèn)知，尤其是從IPv4協(xié)議向IPv6協(xié)議移植時(shí)，由于IPv6地址比IPv4地址要長(zhǎng)得多，使用名字服務(wù)顯得更加正確和重要。查找主機(jī)名最基本的函數(shù)是ge

10、thostbyname，如果調(diào)用成功，它返回一個(gè)指向結(jié)構(gòu)hostent的指針，該結(jié)構(gòu)中包含了該主機(jī)的所有IPv4地址或IPv6地址。具體使用方法如下：#include <netdb.h>struct hostent *gethostbyname(const char *hostname);此函數(shù)返回的非空指針指向下面的hostent結(jié)構(gòu)：struct hostent char *h_name; /*official name of host*/char *h_aliases; /*pointer to array of pointers to alias names*/int h_

11、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_list0/*first address in list*/按照DNS，gethostbyname函數(shù)執(zhí)行一個(gè)對(duì)A記錄的查詢或?qū)AAA記錄的查詢，它返回IPv4地址或IPv6地址。圖5-2所示為結(jié)構(gòu)hostent和它所指向的各種信

12、息的關(guān)系，該圖中被查詢的主機(jī)有兩個(gè)別名和三個(gè)IPv4地址。在這些字段中，正式的主機(jī)名和所有的別名都是以空字符（“0”）結(jié)尾的C字符串。當(dāng)返回IPv6地址時(shí)，結(jié)構(gòu)hostent的成員h_addrtype被設(shè)置為AF_INET6，成員h_length被設(shè)置為16。從BIND 4.9.2版本開(kāi)始，新的gethostbyname版本允許主機(jī)名參數(shù)是點(diǎn)分十進(jìn)制數(shù)串，即下面調(diào)用是可行的： hptr=gethostbyname(“”);gethostbyname函數(shù)與其它套接口函數(shù)的不同之處在于：當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，它不設(shè)置errno，而是將全局整數(shù)h_errno設(shè)置為定義在頭文件<netdb.h>

13、中的下列常值中的一個(gè)：l HOST_NOT_FOUNDl TRY_AGAINl NO_RECOVERYl NO_DATA （等同于NO_ADDRESS）錯(cuò)誤NO_DATA表示指定的名字有效，但它既沒(méi)有A記錄，也沒(méi)有AAAA記錄。只有MX記錄 的主機(jī)名就是這樣的例子。BIND的當(dāng)前版本提供函數(shù)hstrerror，它將h_errno的值作為唯一的參數(shù)，返回一個(gè)指向相應(yīng)錯(cuò)誤說(shuō)明的const char *型指針。 正式主機(jī)名 0h_nameh_aliases別名10AF_INETh_addrtype4NULLh_length別名20h_addr_listIP地址1（in_addr）IP地址2（in_a

14、ddr）NULLIP地址3（in_addr）圖5-2 結(jié)構(gòu)hostent及其包含信息下面程序給出了一個(gè)調(diào)用gethostbyname函數(shù)的例子，它可有任意數(shù)目的命令行參數(shù)，輸出所有返回的信息。#include"unp.h"intmain(int argc, char *argv)char*ptr, *pptr;charstrINET6_ADDRSTRLEN;struct hostent*hptr;while (-argc > 0) ptr = *+argv;if ( (hptr = gethostbyname(ptr) = NULL) err_msg("ge

15、thostbyname error for host: %s: %s",ptr, hstrerror(h_errno);continue;printf("official hostname: %sn", hptr->h_name);for (pptr = hptr->h_aliases; *pptr != NULL; pptr+)printf("talias: %sn", *pptr);switch (hptr->h_addrtype) case AF_INET:#ifdefAF_INET6case AF_INET6:#end

16、ifpptr = hptr->h_addr_list;for ( ; *pptr != NULL; pptr+)printf("taddress: %sn",Inet_ntop(hptr->h_addrtype, *pptr, str, sizeof(str);break;default:err_ret("unknown address type");break;exit(0);5.3 RES_USE_INET6解析器選項(xiàng)BIND的較新版本（4.9.4及其以后版本）提供了一個(gè)名為RES_USE_INET6的解析器選項(xiàng)，用戶可以用三種不同的方法

17、來(lái)設(shè)置它。用戶可以用此選項(xiàng)來(lái)通知解析器想讓gethostbyname返回IPv6地址而不是IPv4地址。具體方法如下：1 應(yīng)用程序本身可以設(shè)置此選項(xiàng)，首先調(diào)用解析器的res_init函數(shù)，然后打開(kāi)該選項(xiàng)：#include <resolv.h>res_init();_res.options |= RES_USE_INT6;上面語(yǔ)句必須在第一次調(diào)用gethostbyname或gethostbyname2之前完成。此選項(xiàng)僅對(duì)那些設(shè)置了此選項(xiàng)的應(yīng)用程序才有效。2 如果環(huán)境變量RES_OPTIONS含有串inet6，則此選項(xiàng)打開(kāi)。此選項(xiàng)的作用依賴于環(huán)境變量的范圍。例如，如果用戶在.profi

18、le文件（使用Korn Shell）中以exports屬性設(shè)置它，例如：export RES_OPTIONS=inet6則它對(duì)從登錄shell開(kāi)始運(yùn)行的每個(gè)程序都有效。但如果用戶僅在命令行上設(shè)置該環(huán)境變量，則它僅對(duì)那個(gè)命令有影響。3 解析器配置文件（一般為/etc/resolv.conf）可以包含如下行：options inet6在解析器配置文件中設(shè)置此選項(xiàng)影響主機(jī)上調(diào)用解析器函數(shù)的所有應(yīng)用程序，因此，這項(xiàng)技術(shù)要直到結(jié)構(gòu)hostent中返回的IPv6地址可以被主機(jī)上的所有應(yīng)用程序所處理時(shí)才能使用。第一種方法以每個(gè)應(yīng)用程序?yàn)榛A(chǔ)設(shè)置此選項(xiàng)，第二種方法以每個(gè)用戶為基礎(chǔ)，第三種方法以整個(gè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)。

19、當(dāng)IPv6支持增加到BIND 4.9.4時(shí)，函數(shù)gethostbyname2也增加進(jìn)去，它有兩個(gè)參數(shù)允許用戶指定地址族。具體使用方法如下：#include <netdb.h>struct hostent * gethostbyname2(const char *hostname, int family);該函數(shù)成功時(shí)返回非空指針，出錯(cuò)時(shí)返回空指針并設(shè)置h_errno值。該函數(shù)的返回值與gethostbyname的返回值相同，為一個(gè)指向結(jié)構(gòu)hostent的指針，且此結(jié)構(gòu)也保持不變。該函數(shù)的邏輯依賴于參數(shù)family和解析器選項(xiàng)RES_USE_INET6。對(duì)于新選項(xiàng)RES_USE_IN

20、ET6，函數(shù)gethostbyname和gethostbyname2的操作：l RES_USE_INET6選項(xiàng)是否打開(kāi)；l gethostbyname2的第二個(gè)參數(shù)是AF_INET還是AF_INET6；l 解析器是搜索A記錄還是搜索AAAA記錄；l 返回地址長(zhǎng)度是4還是16。函數(shù)gethostbyname2的操作如下：l 如果參數(shù)family是AF_INET，則查詢A記錄。若不成功，則返回一個(gè)空指針，若成功，則返回地址的類(lèi)型和大小依賴于新的解析器選項(xiàng)RES_USE_INET6：若選項(xiàng)未設(shè)置（缺?。?，則返回IPv4地址，結(jié)構(gòu)hostent的成員h_length的值將為4；若選項(xiàng)設(shè)置，則返回IPv

21、4映射的IPv6地址，結(jié)構(gòu)hostent的成員h_length的值將為16。l 如果參數(shù)family為AF_INET6，則查詢AAAA記錄。若成功，則返回IPv6地址，結(jié)構(gòu)hostent的成員h_length的值將為16；否則返回一個(gè)空指針。表5-1詳細(xì)地總結(jié)了對(duì)于新選項(xiàng)RES_USE_INET6，函數(shù)gethostbyname和gethostbyname2的操作。表5-1 解析器選項(xiàng)RES_USE_INET6與函數(shù)gethostbyname和gethostbyname2RES_USE_INET6選項(xiàng)關(guān)閉打開(kāi)gethostbyname(host)搜索A記錄，若找到，返回IPv4地址（h_len

22、gth=4），否則返回錯(cuò)誤。這為現(xiàn)存的IPv4應(yīng)用程序提供了向后兼容性搜索AAAA記錄，若找到，返回IPv6地址（h_length=16），否則搜索A記錄。若找到，返回IPv4映射的IPv6地址（h_length=16），否則返回錯(cuò)誤gethostbyname2(host, AF_INET)搜索A記錄，若找到，返回IPv4地址（h_length=4），否則返回錯(cuò)誤。搜索A記錄，若找到，返回IPv4映射的IPv6地址（h_length=16），否則返回錯(cuò)誤gethostbyname2(host, AF_INET6)搜索AAAA記錄，若找到，返回IPv6地址（h_length=16），否則返回錯(cuò)誤

23、搜索AAAA記錄，若找到，返回IPv6地址（h_length=16），否則返回錯(cuò)誤如果應(yīng)用程序想強(qiáng)制某個(gè)指定地址類(lèi)型的搜索：IPv4或IPv6，則可以使用gethostbyname2函數(shù)。但對(duì)應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，調(diào)用gethostbyname函數(shù)似乎更常見(jiàn)，而且該函數(shù)的較新版本既可以返回IPv4地址，也可以返回IPv6地址。如果解析器沒(méi)有被初始化（沒(méi)有設(shè)置標(biāo)志RES_INIT），則調(diào)用res_init。此初始化函數(shù)檢查并處理環(huán)境變量RES_OPTIONS。如果這個(gè)變量包含串inet6或如果解析器配置文件包含行options inet6，則標(biāo)志RES_USE_INET6由res_init設(shè)置。res_

24、init一般由函數(shù)gethostbyname或gethostbyaddr在第一次被應(yīng)用程序調(diào)用時(shí)自動(dòng)調(diào)用的。此外，應(yīng)用程序也可以調(diào)用res_init，然后顯式設(shè)置標(biāo)志RES_USE_INET6。總之，當(dāng)選項(xiàng)RES_USE_INET6打開(kāi)且應(yīng)用程序調(diào)用gethostbyname時(shí)，應(yīng)用程序通知解析器：返回IPv6地址，首先搜索AAAA記錄，如果未找到則搜索A記錄，如果A記錄找到則返回IPv4映射的IPv6地址。5.4 與名字和地址有關(guān)的常用函數(shù)5.4.1 gethostbyaddr函數(shù)函數(shù)gethostbyaddr取一個(gè)二進(jìn)制的IP地址并試圖找到相應(yīng)的主機(jī)名，此函數(shù)與gethostbyname的

25、功能相反。gethostbyaddr返回一個(gè)指向結(jié)構(gòu)hostent的指針。具體使用方法如下：#include <netdb.h>struct hostent *gethostbyaddr(const char *addr, size_t len, int family);參數(shù)addr是一個(gè)真正指向含有IPv4或IPv6地址的結(jié)構(gòu)in_addr或in6_addr的指針；len是此結(jié)構(gòu)的大小：對(duì)于IPv4地址為4，對(duì)于IPv6地址為16；參數(shù)family或者是AF_INET或者是AF_INET6。按照DNS原理，gethostbyaddr在域in_中給IPv4地址在名

26、字服務(wù)員上查詢PTR記錄，或在域中給IPv6地址查詢PTR記錄。gethostbyaddr總有一個(gè)地址族參數(shù)，所以當(dāng)加上IPv6支持到BIND時(shí)，無(wú)需另一個(gè)函數(shù)（類(lèi)似于函數(shù)gethostbyname2）。但是，當(dāng)參數(shù)是IPv6地址時(shí)，仍有一些差別。下面的判斷按步驟進(jìn)行：1. 如果family是AF_INET6，len是16，且地址是IPv4映射的IPv6地址。則在域in_中查找地址的低32位（IP地址部分）。2. 如果family是AF_INET6，len是16，且地址是IPv4兼容的IPv6地址。則在域in_中查找地址的低32位（IP地址部分

27、）。3. 如果被查找的是IPv4地址（或參數(shù)family為AF_INET，或上述兩種情況中的一個(gè)為真）且解析器選項(xiàng)RES_USE_INET6設(shè)置，則返回的地址（參數(shù)addr的一個(gè)拷貝）被轉(zhuǎn)換為一個(gè)IPv4映射的IPv6地址：h_addrtype為AF_INET6，h_length為16。5.4.2 uname函數(shù)函數(shù)uname返回當(dāng)前主機(jī)的名字。它雖然不是解析器庫(kù)中的一部分，但它經(jīng)常與函數(shù)gethostbyname一起用來(lái)確定本地主機(jī)的IP地址。具體使用方法如下：#include <sys/utsname.h>int uname(struct ustname *name);該函數(shù)調(diào)

28、用成功時(shí)返回一個(gè)非負(fù)整數(shù)，發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)返回-1。此函數(shù)裝填結(jié)構(gòu)utsname，其地址由調(diào)用者傳遞：#idefine UTS_NAMESIZE 16#define UTS_NODESIZE 256struct utsname char sysname _UTS_NAMESIZE; /*name of this operating systen*/char nodename_UTS_NODESIZE; /*name of this node*/char release_UTS_NAMESIZE; /*OS release level*/char version_UTS_NAMESIZE; /*OS

29、version level*/char machine_UTS_NAMESIZE; /*hardware type*/這里需要注意的是，Posix.1所規(guī)定的只是上面的五個(gè)結(jié)構(gòu)成員的名字以及每個(gè)數(shù)組是一個(gè)以空字符（“0”）終止的字符數(shù)組，對(duì)于每個(gè)數(shù)組的大小及內(nèi)容并未作任何說(shuō)明。上面給出的大小來(lái)源于4.4BSD，其它操作系統(tǒng)采用不同的大小。從網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)角度來(lái)看，最嚴(yán)重的忽略是對(duì)數(shù)組nodename大小和內(nèi)容的定義。有些系統(tǒng)僅在此數(shù)組中存儲(chǔ)主機(jī)名（例如Jida），而另外一些系統(tǒng)存儲(chǔ)FQDN（例如J）。在有些操作系統(tǒng)如Solaris2.x上，既可以存放主機(jī)名，也可以存放FQDN，主要取決于管理員是

30、如何安裝操作系統(tǒng)的。為了確定本地主機(jī)的IP地址，用戶可以調(diào)用uname函數(shù)以得到主機(jī)名字，然后調(diào)用gethostbyname函數(shù)以得到它的所有IP地址。下面代碼說(shuō)明了這些步驟。#include"unp.h"#include<sys/utsname.h>char *my_addrs(int *addrtype)struct hostent*hptr;struct utsnamemyname;if (uname(&myname) < 0)return(NULL);if ( (hptr = gethostbyname(myname.nodename) =

31、 NULL)return(NULL);*addrtype = hptr->h_addrtype;return(hptr->h_addr_list);上述函數(shù)返回值是結(jié)構(gòu)hostent的成員h_addr_list，即指向IP地址的指針數(shù)組。確定本地主機(jī)IP地址的另一種方法是ioctl的命令SIOCGIFCONF。5.4.3 gethostname函數(shù)函數(shù)gethostname的功能也是返回當(dāng)前主機(jī)的名字。具體使用方法如下：#include <unistd.h>int gethostname(char *name, size_t namelen);name是指向主機(jī)名存儲(chǔ)位

32、置的在指針，namelen是此數(shù)組的大小。如果有空間，主機(jī)名以空字符結(jié)束。主機(jī)名的最大值通常是由頭文件<sys/param.h>定義的常值MAXHOSTNAMELEN。從歷史上看，uname由系統(tǒng)V定義，而gethostbyname由Berkeley定義。Posix.1 指定uname，但Unix 98兩者都支持。5.4.4 getservbyname和getservbyport函數(shù)服務(wù)器也常常由名字來(lái)標(biāo)識(shí)。如果在代碼中，通過(guò)服務(wù)器的名字而不是通過(guò)服務(wù)器端口號(hào)來(lái)認(rèn)知它，而且如果從主機(jī)到端口號(hào)的映射包含在一個(gè)文件中（通常是/etc/services），則如果端口號(hào)改變，用戶所需要做的

33、修改就是改動(dòng)/etc/services文件中的一行，而不需要重新編譯應(yīng)用程序。getservbyname函數(shù)可以根據(jù)給定的名字查找相應(yīng)的服務(wù)，具體使用方法如下：#include <netdb.h>struct servent * getservbyname(const char *servname, const char *protoname);該函數(shù)調(diào)用出錯(cuò)時(shí)返回空指針，成功時(shí)返回非空指針，返回一個(gè)指向下面所示結(jié)構(gòu)的指針：struct servent char * s_name; /*official service name*/char * s_aliases; /*alias

34、 list*/int s_port; /*port number, network-byte order*/char * s_proto; /*protocol to use*/;服務(wù)器名字servname必須指定，如果還指定了一個(gè)協(xié)議，則結(jié)果表項(xiàng)也必須有匹配的協(xié)議。有些因特網(wǎng)服務(wù)既可使用UDP協(xié)議，又可以使用TCP協(xié)議，例如NFS（網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)）；而其它一些服務(wù)則僅支持單個(gè)協(xié)議。如果protoname沒(méi)有指定且支持多個(gè)協(xié)議，則返回哪個(gè)端口是依賴于具體實(shí)現(xiàn)的。一般來(lái)說(shuō)，支持多個(gè)協(xié)議的服務(wù)常常使用相同的TCP和UDP端口號(hào)。結(jié)構(gòu)servent中主要成員是端口號(hào)。由于端口號(hào)是以網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序返回的。

35、在將它存儲(chǔ)于套接口地址結(jié)構(gòu)時(shí)，絕對(duì)不能調(diào)用htons函數(shù)。對(duì)此函數(shù)的典型調(diào)用是：struct 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 fail*/由于FTP僅支持TCP，所以第二個(gè)調(diào)用和第三個(gè)

36、調(diào)用的結(jié)果是相同的，第四個(gè)調(diào)用將失敗。下面是關(guān)于文件/etc/services中的內(nèi)容：ftp 21/tcp telnet 23/tcp tftp 69/udp login 513/tcp函數(shù)getservbyport在給定斷口號(hào)和可選協(xié)議后查找相應(yīng)的服務(wù)。具體使用方法如下：#include <netdb.h>struct servent * getservbyport(int port, const char *protoname);port值必須為網(wǎng)絡(luò)字節(jié)順序。對(duì)此函數(shù)的典型調(diào)用是：struct servent *sptr;sptr=getservbyport(htons(53

37、), “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*/對(duì)于UDP，由于沒(méi)有服務(wù)使用端口21，所以最后一個(gè)調(diào)用將失敗。這里用戶需要清楚，有些端口對(duì)于TCP可能用于一種服務(wù)，但對(duì)于UDP，同樣的端口號(hào)也完全可能用于不同的服務(wù)。下面代碼是使用gethostbyna

38、me和getservbyname函數(shù)實(shí)現(xiàn)TCP時(shí)間/日期顧客程序的例子。#include"unp.h"intmain(int argc, char *argv)intsockfd, n;charrecvlineMAXLINE + 1;struct sockaddr_inservaddr;struct in_addr*pptr;struct hostent*hp;struct servent*sp;if (argc != 3)err_quit("usage: daytimetcpcli1 <hostname> <service>")

39、;if ( (hp = gethostbyname(argv1) = NULL)err_quit("hostname error for %s: %s", argv1, hstrerror(h_errno);if ( (sp = getservbyname(argv2, "tcp") = NULL)err_quit("getservbyname error for %s", argv2);pptr = (struct in_addr *) hp->h_addr_list;for ( ; *pptr != NULL; pptr+)

40、 sockfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);bzero(&servaddr, sizeof(servaddr);servaddr.sin_family = AF_INET;servaddr.sin_port = sp->s_port;memcpy(&servaddr.sin_addr, *pptr, sizeof(struct in_addr);printf("trying %sn", Sock_ntop(SA *) &servaddr, sizeof(servaddr);if (connect(sock

41、fd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr) = 0)break;/* success */err_ret("connect error");close(sockfd);if (*pptr = NULL)err_quit("unable to connect");while ( (n = Read(sockfd, recvline, MAXLINE) > 0) recvlinen = 0;/* null terminate */Fputs(recvline, stdout);exit(0);5.4.5 其它網(wǎng)

42、絡(luò)相關(guān)信息本章的重點(diǎn)在于主機(jī)名與IP地址、服務(wù)名與端口號(hào)。其實(shí)應(yīng)用程序可能需要查詢和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的四種類(lèi)型信息：主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、協(xié)議與服務(wù)。大多數(shù)查詢都是針對(duì)主機(jī)的（gethostbyname和gethostbyaddr），有一小部分是針對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的（getservbyname和getservbyport），針對(duì)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議的查詢就更少了。所有四類(lèi)信息都可以存儲(chǔ)在文件中，而且每類(lèi)信息都定義三個(gè)函數(shù)：1. 函數(shù)getXXXent讀文件中的下一表項(xiàng)，在必要時(shí)可以打開(kāi)文件。2. 函數(shù)setXXXent打開(kāi)（如果文件沒(méi)有打開(kāi)）并回繞文件。3. 函數(shù)endXXXent關(guān)閉文件。每類(lèi)信息都定義了自己的結(jié)構(gòu)，這些定義

43、包含在<netdb.h>中：hostent、netent、protoent和servent結(jié)構(gòu)。除了三個(gè)用于文件的順序處理的get、set和end函數(shù)外，每類(lèi)信息還提供了一些鍵值查詢（keyed lookup）函數(shù)。它們順序?yàn)g覽文件（調(diào)用函數(shù)getXXXent來(lái)讀每一行），但不返回每一行給調(diào)用者，而是查找一個(gè)與某參數(shù)匹配的表項(xiàng)。這些鍵值查詢函數(shù)的名字類(lèi)似函數(shù)getXXXbyYYY。例如，針對(duì)主機(jī)信息的兩個(gè)關(guān)鍵字查詢函數(shù)是gethostbyname（查找與主機(jī)名匹配的表項(xiàng)）和gethostbyaddr（查找與IP地址匹配的表項(xiàng)）。表5-2對(duì)此作了總結(jié)。表5-2 四類(lèi)與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的信息信

44、息數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)鍵值搜索函數(shù)主機(jī)/etc/hostshostentgethostbyaddr, gethostbyname網(wǎng)絡(luò)/etc/networksnetentgetnetbyaddr, getnetbyname協(xié)議/etc/protocolsprotoentgetprotobyname, getprotobynumber服務(wù)/etc/servicesserventgetservbyname, getservbyport當(dāng)DNS正在使用時(shí)，只有主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)信息是通過(guò)DNS提供的，服務(wù)和協(xié)議信息一般要從相應(yīng)的文件中讀。還有一種名字和地址的轉(zhuǎn)換方法是直接調(diào)用解析器函數(shù)，而不使用gethostbyn

45、ame和gethostbyaddr。用這種方法來(lái)調(diào)用DNS的一個(gè)程序是sendmail，它搜索MX記錄，這是gethostbyXXX函數(shù)無(wú)法做到的。解析器函數(shù)都有以res_開(kāi)頭的名字。5.5 套接字選項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是通過(guò)核心的套接字結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸層的抽象，系統(tǒng)為用戶提供了獲取和修改套接字結(jié)構(gòu)中一些屬性的函數(shù)，通過(guò)修改這些屬性，用戶可以調(diào)整套接字的性能，進(jìn)而調(diào)整用戶編寫(xiě)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的性能。有很多方法可以用來(lái)獲取和設(shè)置套接口的選項(xiàng)，主要有：l 函數(shù)getsockopt和setsockoptl 函數(shù)fcntll 函數(shù)ioctl5.5.1 獲取和設(shè)置套接口選項(xiàng)系統(tǒng)提供了函數(shù)getsockopt和setso

46、ckopt，分別用于獲取套接口選項(xiàng)和設(shè)置套接口選項(xiàng)，這兩個(gè)函數(shù)僅用于套接口。具體使用方法如下：#include <sys/socket.h>int getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t *optlen); sockfd是一個(gè)已經(jīng)打開(kāi)的套接口描述符，level是選項(xiàng)的層次，它指定系統(tǒng)中解釋選項(xiàng)的代碼：普通

47、套接口代碼或者特定于協(xié)議的代碼，即通用套接口（SOL_SOCKET）、IP層套接口（IPPROTO_IP）和TCP套接口選項(xiàng)（IPPROTO_TCP）等層次。通用套接口選項(xiàng)一般可適用于TCP/UDP套接口，而TCP套接口選項(xiàng)只適用于TCP套接口。optname是選項(xiàng)的名字。optval是一個(gè)指向變量的指針，用于存放獲取或者設(shè)置的選項(xiàng)值的空間，此變量的大小由最后一個(gè)參數(shù)指定。由于不同的選項(xiàng)的數(shù)據(jù)類(lèi)型不同，因此使用的是void *類(lèi)型的指針。表5-3總結(jié)了可由getsockopt獲取或者由setsockopt設(shè)置的一些選項(xiàng)。表中數(shù)據(jù)類(lèi)型列給出了指針optval必須指向的每個(gè)選項(xiàng)的數(shù)據(jù)類(lèi)型表5-3

48、套接口選項(xiàng)級(jí)別選項(xiàng)名獲取設(shè)置說(shuō)明標(biāo)志數(shù)據(jù)類(lèi)型SOL_SOCKETSO_BROADCAST*允許發(fā)送廣播數(shù)據(jù)報(bào)*intSO_DEBUG*使能調(diào)試跟蹤*intSO_DONTROUTE*不使用路由表尋找路由*intSO_ERROR*獲取待處理錯(cuò)誤并清除intSO_KEEPALIVE*周期地測(cè)試連接是否存活*intSO_LINGER*若有數(shù)據(jù)待發(fā)送則延遲關(guān)閉struct lingerSO_OOBINLINE*讓接收到的帶外數(shù)據(jù)繼續(xù)在線存放*intSO_RCVBUF*接收緩沖區(qū)大小intSO_SNDBUF*發(fā)送緩沖區(qū)大小intSO_RCVLOWAT* 接收緩沖區(qū)的下限指示intSO_SNDLOWAT*發(fā)

49、送緩沖區(qū)的下限指示intSO_RCVTIMEO*接收超時(shí)struct timevalSO_SNDTIMEO*發(fā)送超時(shí)struct timevalSO_REUSEADDR*允許本地地址重用*intSO_REUSEPORT* 允許端口重用*intSO_TYPE*獲取套接口的類(lèi)型intSO_USELOOPBACK*路由套接口取得所發(fā)送數(shù)據(jù)的拷貝*intIPPROTO_IPIP_HDRINCL*IP頭部包括數(shù)據(jù)*intIP_OPTIONS*IP 頭部選項(xiàng) struct ipoptionIP_RECVDSTADDR*返回目的IP地址*intIP_RECVIF*返回接收到的接口索引*intIP_TOS*服

50、務(wù)類(lèi)型和優(yōu)先權(quán)intIP_TTL*存活時(shí)間intIP_MULTICAST_IF*指定外出接口struct in_addrIP_MULTICAST_TTL*指定外出TTLu_charIP_MULTICAST_LOOP*指定是否回饋u_charIP_ADD_MEMBERSHIP*加入多播組struct ip_mreqIP_DROP_MEMBERSHIP*離開(kāi)多播組struct ip_mreqIPPROTO_ICMPV6ICMP6_FILTER*指定傳遞的ICMPV6消息類(lèi)型struct icmp6_filterIPPROTO_IPV6IPV6_ADDRFORM*改變套接口的地址結(jié)構(gòu)intIPV6_

51、CHECKSUM*原始套接口的校驗(yàn)和字段偏移intIPV6_DSTOPTS*接收目標(biāo)選項(xiàng)*intIPV6_HOPLIMIT*接受單播跳限*intIPV6_HOPOPTS* 接受跳步選項(xiàng)*intIPV6_NEXTHOP*指定下一跳地址*struct sockaddrIPV6_PKTINFO*接收分組信息*intIPV6_PKTOPTIONS*指定分組選項(xiàng)intIPV6_RTHDR*接收源路由*intIPV6_UNICAST_HOPS*缺省單播跳限intIPV6_MULTICAST_IF*指定外出接口struct in6_addrIPV6_MULTICAST_HOPS*指定外出跳限u_intIPV

52、6_MULTICAST_LOOP*指定是否回饋*u_intIPV6_ADD_MEMBERSHIP*加入多播組struct ipv6_mreqIPV6_DROP_MEMBERSHIP*離開(kāi)多播組struct ipv6_mreqIPPROTO_TCPTCP_KEEPALIVE*控測(cè)對(duì)方是否存活前連接閑置秒數(shù)intTCP_MAXRT*TCP最大重傳時(shí)間intTCP_MAXSEG*TCP最大分節(jié)大小intTCP_NONDELAY*禁止Nagle算法*intTCP_STDURG*緊急指針的解釋*int有兩種基本類(lèi)型的套接口選項(xiàng)：打開(kāi)或者關(guān)閉某個(gè)特性的二進(jìn)制選項(xiàng)（標(biāo)志），取得或者返回用戶可以設(shè)置或檢查的特

53、定值的選項(xiàng)。標(biāo)有“標(biāo)志”的列指明選項(xiàng)是否為標(biāo)志選項(xiàng)。當(dāng)給這些標(biāo)志選項(xiàng)調(diào)用函數(shù)getsockopt時(shí)，optval是一個(gè)整數(shù)。optval中返回的值是0表示選項(xiàng)關(guān)閉，非0表示選項(xiàng)打開(kāi)。類(lèi)似地，函數(shù)setsockopt要求一個(gè)非0的optval來(lái)打開(kāi)選項(xiàng)，要求用0來(lái)關(guān)閉選項(xiàng)。如果“標(biāo)志”不含有“*”，則選項(xiàng)用來(lái)在用戶進(jìn)程與系統(tǒng)間傳遞指定數(shù)據(jù)類(lèi)型的值。5.5.2 通用套接口選項(xiàng)基本套接口選項(xiàng)是協(xié)議無(wú)關(guān)的，即它們由內(nèi)核中的協(xié)議無(wú)關(guān)代碼處理，而不是由諸如IPv6這樣的一類(lèi)特殊的協(xié)議模塊來(lái)處理。但是這些選項(xiàng)僅能應(yīng)用到某些確定類(lèi)型的套接口中。例如，盡管SO_BROADCAST套接口選項(xiàng)是一個(gè)基本選項(xiàng)，但它僅能應(yīng)用于數(shù)據(jù)報(bào)套接口。SO_BROADCAST此選項(xiàng)使能或者禁止套接口發(fā)送廣播消息。在網(wǎng)絡(luò)通信中，如果一個(gè)進(jìn)程需要發(fā)送廣播消息，必須滿足兩個(gè)條件：硬件必須支持廣播，例如以太網(wǎng)；必須使用UDP數(shù)據(jù)報(bào)來(lái)發(fā)送廣播消息，TCP套接口不能發(fā)送廣播消息。由于一個(gè)應(yīng)用程序發(fā)送一個(gè)廣播數(shù)據(jù)報(bào)之前必須設(shè)置此套接口，因此它能有效防止該進(jìn)程在應(yīng)用程序未設(shè)計(jì)成能廣播時(shí)就發(fā)送廣播消息。套接口的缺省是禁止廣播信息的發(fā)送。如果UDP程序希望發(fā)送廣播消息，則可以使用下面語(yǔ)句修改設(shè)置。int b_broadcast_on=1;setsoc