6.1 概述

现在的网络中，都是使用名字来访问服务器的，而非使用地址来访问的。读者在此可能要问用地址不是也能访问吗，为什么还要转成名字呢？这个问题的答案很简单，试想下，如果是使用地址来访问服务器，那将要记住许许多多的数字，同时我们也很难记准确，这给我们造成了很大的不便，同时如果地址变了我们也要改变地址，但如果我们使用名字，我们就可以只记这个名字，这对使用是很方便的。

那它们是怎么转换的呢？答案就是将要在本章介绍名字与地址的转换函数： gethostbyname 和 gethostbyaddr 在主机名字与 IP 地址间进行转换， getservbyname 和 getservbyport 在服务名字和端口号间进行转换来实现的，并且还有介绍两个与协议无关的 getaddrinfo 和 getnameinfo 函数。通过本章的学习，相信读者就能有所了解了。

6.2 域名系统

域名系统就是通常说的 DNS（Domain Name System）系统，而 DNS 系统主要用于主机名与 IP 地址间的映射，同时还可以通过主机名或主机地址获取主机的相关信息。

那么在 DNS 系统中是怎样实现主机名与 IP 地址间的映射的呢？答案就是通过资源记录来实现的。在 DNS 中的条目称为资源记录RR(resource record) 。它们主要有以下几类：

A

A记录将一个域名地址对应于一个 32bit 的 IPv4 地址，比如：

NET IN A 202.121.68.5

NET是主机名称，是使用的一台主机。 IN 表示属于某种类型的记录， 202.121.68.5 是 IPv4 的地址。

AAAA

AAAA 记录（称为“四A”记录）将主机名映射为 128 位的 IPv6 地址。选择“四A”的称法是由 IPv6 的 128 位地址是 32 位地址的四倍。比如：

NET IN AAAA 551b:df00:ce3e:e200:20:800:2b37:6426

NS

NS记录用于指定一个域名服务器，它负责定义由哪个域名服务器负责管理维护本区域的记录。比如：

NET IN NS server.cuit.edu.cn

MX

MX记录用于指定一台主机的域名，所以发送到本域的电子邮件都由这台主机接收。比 如：

mail.cuit.edu.cn IN MX server.cuit.edu.cn
NET IN MX NET
    IN MX server.cuit.edu.cn

前一条记录的意思是指定由 server.cuit.edu.cn 主机来接收发送到 mail.cuit.edu.cn 这个域的 电子邮件。后两条记录的意思是发送到 NET.cuit.edu.cn 的电子邮件首先由自己接收，如果失败再由主机 server.cuit.edu.cn 接收。

PTR

PTR 记录（称为“指针记录”）将 IP 地址映射为主机名。对于 IPv4 地址，32 位地址的四个字节顺序反转，每个字节都转换成它的十进制 ASCII 值（0~255 ），然后附上 in_addr.arpa，结果串用于 PTR 查询。对于 IPv6 地址， 128 位地址中的 32 个 4 位组顺序反转 ，每组被转换成相应的十六进制 ASCII 值（0~9，a~f ），并附上 ip6. int 比如：

NET IN PTR 5.68.121.202.in addr.arpa
    IN PTR 3.e.3.e.8.7.0.2.0.0.8.0.0.2.0.0.0.0.2.e.e.3.e.c.0.0.f.d.b.f.f.5.ip6.int

前一条是IPv4 的 PTR 记录，后一条是 IPv6 的 PTR 记录。

CNAME

CNAME 代表“ canonical name（规范名字）”，其作用是允许主机建立别名。如果人们使用这些别名 而不是实际上的主机名，则它在服务挪到其他主机上时是透明的。例如，主机 NET 的 CNAME 。如下：

ftp IN CANME NET.cuit.edu.cn.

6.3 gethostbyname 函数★

计算机通常是通过可读的名字被人们认识的，到现在为止，本书中的所有例子都有意使用 IP 地址而不是名字，所以应该确切地知道，对于诸如 connctt 和 sendto 这样的函数，有什么东西进入了套接口地址结构，而对于诸如 accept 和 recvfrom 这样的函数，它们返回的是什么我们也知道。但是，大多数应用程序应该处理名字而不是地址。当往 IPv6 转移时，这显得尤为正确和重要，因为 IPv6 地址十六进制数串 比 IPv4 点分十进制数串要长得多。

gethostbyname 函数

在本节介绍查找主机名最基本的函数是 gethostbyname ，该函数执行如果成功，它返回一个指向结构 hostent 的指针，该结构中包含了该主机的所有 IPv4 地址或 IPv6 地址。如果失败返回空指针。

NET.cuit.edu.cn
# include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyname(const char *hostname);

参数 hostname 是主机的域名地址， 函数将查询的结果作为参数返回。如果失败返回空指针，如果成功此参数返回的非空指针指向如下的 hostent 结构 ，如图 6-1 所示是 hostent 结构实例。

hostent 结构

struct hostent{
    char *h_name; 主机的正式名称
    char **h_aliases; 主机的别名列表
    int h_addrtype; 主机地址类型
    int h_length; 主机地址长度
    char **h_addr_list; 主机 IP 地址的列表
}
# define h_addr h_addr_list[0] 在列表中的第一个地址

现在对以上结构体稍作介绍 。

• h_name 用于存放主机的正式名称。
• h_ aliases 用于存放该主机可能具有的多个别名，就像该主机提供多个网络服务时，将使用多个不同的域名地址别名。
• 在 IPv4 下，h_addrtyped 的值为 AF_INET, 而在 IPv6 下为 AF_INET6。
• 在 IPv4 下 h_length 的值是 4 字节地址信息，而在 IPv6 下 h_lengt h 的值是 16 字节地址信息。
• h_addr_list 是以字符串形式存放的 IP 地址。

图 6-1 显示了一个 hostent 结构 IPv4 的示例。

gethostbyname 的解析过程

下面讨论 gethostbyname 函数是怎样工作的呢？原来 gethostbyname 函数首先在 /etc/hosts 文件查找是否有匹配的主机名。如果没有，则根据在域名解析配置文件 /etc/resolv.conf 中指定的本地域名服务器的地址，向本地域名服务器发送地址解析请求。如果本地域名服务器能够解析，则返回 UDP 数据包说明结果，否则本地域名服务器将向上一层的域名服务器发送域名解析请求。 如图 6-2 显示 gethostbyname 查找地址的过程。

发生错误时

在介绍过 gethostbyname 函数解析过程后，现在来详细了解它。 gethostbyname 函数和以前的那些套接口函数不同之处是：当发生错误时，它不设置 errno ，而是将全局整数 h_errno 设置为定义在头文件＜netdb.h＞中的下列常值中的一个：

• HOST_NOT_FOUND ：指定的域名地址不可知。
• TRY_AGAIN：域名服务器发生错误，程序可以过一段时间再次查询。
• NO_RECOVERY：域名服务器发生错误。
• NO_ADDRESS(等同于NO_DATA)：指定的域名地址有效，但它既没有A记录，也没有AAAA记录。

NO_RECOVERY 和 TRY_AGAIN 说明了域名服务器现在错误状态的严重程度，对于 TRY_AGAIN ，说明域名服务器发生了小的可恢复的错误，而 NO_RECOVERY ，通常是比较严重的错误。

实例

下面举个例子来看看 gethostbyname 函数（如图 6-2 所示）：

这个程序比较简单，让我们一起来了解一下：

第 4 行，在main 函数中有两个参数，形参argc 是指命令行中参数的个数（文件名也作为一个参数），形参argv 是一个指向字符串的指针数组。

第 9～12 行，当命令行执行的命令和规则时，查看是否输入了主机地址。

第 13～17 行，获取主机名并进行判断，如果出错就跳出程序。

第 21 行，复制主机地址。

第 22～25 行，输出主机地址。

通过以上程序，便可以获得主机的主机名，别名等相关信息了！这是一个很有用的程序！

6.6 gethostbyaddr 函数★

与 6.3 节中介绍的类似， gethostbyaddr 函数的作用是可以查询指定的 IP 地址对应的主机域名地址。函数的形式如下：

# include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyaddr (const char *addr, size_t len, int family);

返回：非空指针 成功，空指针 出错，同时设置 h_errno。

该函数同样返回一个指向结构 hostent 的指针。

而在参数中，参数 addr 不是 char * 类型，而是一个真正指向含有 IPv4 或 IPv6 地址的结构 in_addr 或 in6_addr 的指针； len 是此结构的大小：对于 IPv4 地址为 4 ，对于 IPv6 地址为 16 ；参数 family 或为 AF_INET 或为 AF_INET6 。

通过这个函数可以在 /etc/named conf 文件中的域 in_add.arpa 中为 IPv4、IPv6 提供地址在域名系统中的查询 PTR 纪录的功能。

虽然 gethostbyaddr 函数能提供对于 IPv4 和 IPv6 的支持，但是对于 IPv6 仍有一些差别的，这些差别可以通过以下三点体现出来：

• 如果family是AF_INET6，1en是16，且地址是IPv4映射的IPv6地址，则在域in_addr.arpa中查找地址的低32位（IPv4地址部分）。
• 如果family是AF_INET6，1en是16，且地址是IPv4兼容的IPv6地址，则在域in_addr.arpa中查找地址的低32位（IPv4地址部分）。
• 如果被查找的是IPv4地址（或参数family为AF_INET，或上述两种情况中的一个成立）且设置解析器选项RES_USE_INET6，则返回的地址被转换为一个IPv4映射的IPv6地址，即是h_addrtype为AF_INET6，h_length为16。

对于 gethostbyaddr 函数，一般的用户就调用它来检查所返回 hostent 结构的 h_name 成员可能还有别名 。在第 6.14 节介绍它的一个例子。

6.7 uname 函数

该函数功能如同它的名字一样，就是返回当前主机的名字，它返回的信息比较完整，会在下一节看到也是一样返回主机名字的另一函数，但它返回的信息就相对少点了。

6.8 gethostname 函数

该函数同样返回当前主机的名字，但返回信息比上节介绍的函数少，该函数形式如下：

# include <unistd.h>
int gethostname char(* name , size_t namelen);

6.9 getservbyname 和 getservbyport 函数

getservbyname 函数

在这节讨论的函数 getservbyname 可以通过服务名来获取服务器端口号。

getservbyport 函数

下一个讨论的函数是 getservbyport 函数，该函数的作用是通过端口号来获取服务名，它是反向的查询服务名称即是功能与 getservbyname 函数相反。