Linux 下用 getaddrinfo 及 getnameinfo 实现IP和域名的互相转换

gethostbyname, gethostbyaddr是不可重入函数；已经被getaddrinfo, getnameinfo替代。

可重入函数主要用于多任务环境中，一个可重入的函数简单来说就是可以被中断的函数，也就是说，可以在这个函数执行的任何时刻中断它，转入OS调度下去执行另外一段。不可重入,意味着不可被并行调度,否则会产生不可预料的结果,这些函数提内一般使用了静态(static)的数据结构,使用了malloc()或者free()函数,使用了标准I/O函数等等。

getaddrinfo 将主机和服务转换到socket地址，融合了函数getipnodebyname, getipnodebyaddr, getservbyname, getservbyport的功能，是可重入的。
getnameinfo 功能与getaddrinfo相反，它将socket地址转换到主机和服务，融合了函数gethostbyaddr、getservbyport的功能，也是可重入的。

函数原型：
int getaddrinfo(const char *node, const char *service, const struct addrinfo *hints, struct addrinfo **res);
int getnameinfo(const struct sockaddr *sa, socklen_t salen, char *host, size_t hostlen, char *serv, size_t servlen, int flags);

addrinfo 结构体定义如下：

 struct addrinfo {
           int     ai_flags;
           int     ai_family;
           int     ai_socktype;
           int     ai_protocol;
           size_t  ai_addrlen;
           struct sockaddr *ai_addr;
           char   *ai_canonname;
           struct addrinfo *ai_next;
    };

函数参数说明：
   node或service参数最多可能有一个为NULL。
   node 要么为点分式地址(IPv4-点分十进制, IPv6-十六进制) 要么为主机名。如果hints.ai_flags包含了AI_NUMERICHOST标志，则node必须为数字地址。
   service为端口号或者端口名。如果不为空，为端口名，则必须可以解析，通过/etc/services。
   如果hints.ai_flags指定了AI_CANONNAME标志，则返回的结构体列表中第一个addrinfo结构体的ai_canonname域指向了主机的正式名字
    如果hints.ai_flags指定了AI_PASSIVE标志，而且node为NULL,则返回的地址包含INADDR_ANY或IN6ADDR_ANY_INIT适合用来bind将要accept连接的socket。
   如果hints.ai_flags指定了AI_PASSIVE标志，而且node不为NULL,则忽略AI_PASSIVE。
   如果hints.ai_flags未指定AI_PASSIVE标志，则返回的地址适合用来connect，sendto，sendmsg。
   如果hints.ai_flags未指定AI_PASSIVE标志，而且node为NULL, 则返回回环地址，用于本地服务。
   根据node和service查找到对应的addr info。如果此信息被connect调用，则表示这是被监听对象；而监听者可以通过node里面设置。node如果是fe80这种IP V6地址，必须接%eth来指定接口，则监听者就是这个local IP；如果是raw socket，则监听端口就是hints里面的 ai_protocol。 getaddrinfo() supports the address%scope-id notation for specifying the IPv6 scope-ID.

IPv4中使用gethostbyname()函数完成主机名到地址解析，这个函数仅仅支持IPv4，

且不允许调用者指定所需地址类型的任何信息，返回的结构只包含了用于存储IPv4地址的空间。

IPv6中引入了新的API getaddrinfo()，它是协议无关的，既可用于IPv4也可用于IPv6。

getaddrinfo() 函数能够处理名字到地址以及服务到端口这两种转换，返回的是一个 struct addrinfo 的结构体(列表)指针而不是一个地址清单。

这些 struct addrinfo 结构体随后可由套接口函数直接使用。如此以来，getaddrinfo()函数把协议相关性安全隐藏在这个库函数内部。

应用程序只要处理由getaddrinfo()函数填写的套接口地址结构。

Parameter

1) nodename

主机名("www.baidu.com")或者是数字化的地址字符串(IPv4的点分十进制串("192.168.1.100")或者IPv6的16进制串("2000::1:2345:6789:abcd"))，

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。

nodename 和 servname 可以设置为NULL，但是同时只能有一个为NUL。

2) 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,详细请查看/etc/services 文件，

最后翻译成对应服务的端口号。如果此参数设置为NULL，那么返回的socket地址中的端口号不会被设置。

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。

3) 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, 通常是申请结构体变量后使用memset()初始化再设定指定的四个域。

该参数可以设置为NULL，等价于 ai_socktype = 0， ai_protocol = 0，ai_family = AF_UNSPEC，

ai_flags = 0 （在GNU Linux中ai_flag = AI_V4MAPPED | AI_ADDRCONFIG,可以看作是GNU的改进）。

　① 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)

② ai_socktype

　　具体类型请查看struct addrinfo 中的 enum __socket_type 类型，用于设定返回地址的socket类型，

　　常用的有SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM、SOCK_RAW, 设置为0表示所有类型都可以。

　③ ai_protocol

　　具体取值范围请查看 Ip Protocol ，常用的有 IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP 等，设置为0表示所有协议。

　④ ai_flags

　　附加选项,多个选项可以使用或操作进行结合，具体取值范围请查看struct addrinfo , 常用的标志如下：

AI_PASSIVE

　　　　如果设置了 AI_PASSIVE 标志,并且 nodename 是 NULL, 那么返回的socket地址可以用于的bind()函数，

　　返回的地址是通配符地址(wildcard address, IPv4时是INADDR_ANY,IPv6时是IN6ADDR_ANY_INIT)，

　　这样应用程序(典型是server)就可以使用这个通配符地址用来接收任何请求主机地址的连接，

　　如果 nodename 不是NULL，那么 AI_PASSIVE 标志被忽略；

　　　　如果未设置AI_PASSIVE标志,返回的socket地址可以用于connect(), sendto(), 或者 sendmsg()函数。

　　　　如果 nodename 是NULL，那么网络地址会被设置为lookback接口地址(IPv4时是INADDR_LOOPBACK,IPv6时是IN6ADDR_LOOPBACK_INIT)，

　　　　这种情况下，应用是想与运行在同一个主机上另一个应用通信。

AI_CANONNAME

　　　　请求canonical(主机的official name)名字。如果设置了该标志，那么 res 返回的第一个 struct addrinfo 中的 ai_canonname 域会存储official name的指针。

AI_NUMERICHOST

　　　　阻止域名解析，具体见 nodename 中的说明。

AI_NUMERICSERV

　　　　阻止服务名解析，具体见 servname 中的说明。

AI_V4MAPPED

　　　　当 ai_family 指定为AF_INT6(IPv6)时，如果没有找到IPv6地址，那么会返回IPv4-mapped IPv6 地址，

　　　　也就是说如果没有找到AAAA record(用来将域名解析到IPv6地址的DNS记录),那么就查询A record(IPv4),

　　　　将找到的IPv4地址映射到IPv6地址, IPv4-mapped IPv6 地址其实是IPv6内嵌IPv4的一种方式，

　　　　地址的形式为"0::FFFF:a.b.c.d"，例如"::ffff:192.168.89.9"(混合格式)这个地址仍然是一个IPv6地址，

只是"0000:0000:0000:0000:0000:ffff:c0a8:5909"(16机制格式)的另外一种写法罢了。

　　　　当 ai_family 不是AF_INT6(IPv6)时，该标志被忽略。

AI_ALL

　　　　查询IPv4和IPv6地址

AI_ADDRCONFIG

　　　　只有当主机配置了IPv4地址才进行查询IPv4地址；只有当主机配置了IPv6地址才进行查询IPv6地址.

4) 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。

Return Value

如果 getaddrinfo() 函数执行成功，返回值为 0 ，其他情况返回值表示错误种别。使用函数gai_strerror() 可以获取可读性的错误信息,用法用strerror()相同，

错误种别如下：

EAI_ADDRFAMILY

　　　　指定的主机上没有请求的address family对应的网络地址.

EAI_AGAIN

　　　　DNS(name server)返回临时性错误. 可以稍后重试.

EAI_BADFLAGS

　　　　hints.ai_flags 包含了无效的标志; 或者 hints.ai_flags 包含了 AI_CANONNAME 标志但是 name 是 NULL.

EAI_FAIL

　　　　DNS(name server)返回永久性错误

EAI_FAMILY

　　　　不支持的 address family(hints.ai_family).

EAI_MEMORY

　　　　内存耗尽.

EAI_NODATA

　　　　指定的网络主机存在，但是其未定义任何网络地址.

EAI_NONAME

　　　　nodename 或者 servname 未知;或者两者都设置为NULL;

　　　　或者设置了 AI_NUMERICSERV 标志但是 servname 不是一个数字化的端口名字符串。

EAI_SERVICE

　　　　请求的socket类型不支持请求的服务类型.例如服务类型是 "shell" (基于流的socket服务)，

　　　　但是 hints.ai_protocol 是 IPPROTO_UDP 或者hints.ai_socktype 是 SOCK_DGRAM;

　　　　或者 servname 不是NULL 但是 hints.ai_socktype 是 SOCK_RAW (原始套接字不支持服务的概念).

EAI_SOCKTYPE

　　　　不支持请求的socket类型. 例如, hints.ai_socktype 和 hints.ai_protocol 冲突 (例如分别是SOCK_DGRAM、IPPROTO_TCP).

EAI_SYSTEM

　　　　系统调用错误，检查 errno.

示例：

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <netdb.h>
#include <sys/socket.h>

int ip_to_hostname(const char* ip)
{
    int ret = 0;

    if (!ip) {
        printf("invalid params\n");
        return -1;
    }

    struct addrinfo hints;
    struct addrinfo *res, *res_p;
    memset(&hints, 0, sizeof(struct addrinfo));
    hints.ai_family = AF_UNSPEC;
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
    hints.ai_flags = AI_CANONNAME | AI_NUMERICHOST;
    hints.ai_protocol = 0;

    ret = getaddrinfo(ip, NULL, &hints, &res);
    if (ret != 0) {
        printf("getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(ret));
        return -1;
    }

    for (res_p = res; res_p != NULL; res_p = res_p->ai_next) {
        char host[1024] = {0};
        ret = getnameinfo(res_p->ai_addr, res_p->ai_addrlen, host, sizeof(host), NULL, 0, NI_NAMEREQD);
        if(ret != 0)
            printf("getnameinfo: %s\n", gai_strerror(ret));
        else
            printf("hostname: %s\n", host);
    }

    freeaddrinfo(res);
    return ret;
}

int hostname_to_ip(const char* hostname)
{
    int ret = 0;

    if (!hostname) {
        printf("invalid params\n");
        return -1;
    }

    struct addrinfo hints;
    struct addrinfo *res, *res_p;
    memset(&hints, 0, sizeof(struct addrinfo));
    hints.ai_family = AF_UNSPEC;
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
    hints.ai_flags = AI_CANONNAME;
    hints.ai_protocol = 0;

    ret = getaddrinfo(hostname, NULL, &hints, &res);
    if (ret != 0) {
        printf("getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(ret));
        return -1;
    }

    for (res_p = res; res_p != NULL; res_p = res_p->ai_next) {
        char host[1024] = {0};
        ret = getnameinfo(res_p->ai_addr, res_p->ai_addrlen, host, sizeof(host), NULL, 0, NI_NUMERICHOST);
        if(ret != 0)
            printf("getnameinfo: %s\n", gai_strerror(ret));
        else
            printf("ip: %s\n", host);
    }

    freeaddrinfo(res);
    return ret;
}

int main(void)
{
    int err = ip_to_hostname("127.0.1.1");
    printf("err1: %d\n\n", err);

    err = hostname_to_ip("baidu.com");
    printf("err2: %d\n", err);

    return 0;
}

posted @ 2019-12-31 11:01 微信公众号--共鸣圈阅读(2944) 评论(0) 编辑收藏举报

会员力量，点亮园子希望

刷新页面返回顶部