TCP/IP 网络编程（七）---域名及网络地址

咸蛋超人515
92 阅读5分钟

域名和域名系统

（一）域名

域名（Domain Name） 是互联网上用于识别和定位计算机、服务器或其他网络资源的名称。是人们用来访问网站或其他服务的地址。例如 example.com 是一个域名。

（二）域名系统

域名系统（Domain Name System，DNS） 是一个分布式的数据库系统，它负责对 IP 地址和域名进行相互转换。例如，当你在浏览器中输入 example.com 时，DNS 将这个域名解析成相应的IP地址，从而帮助你的浏览器找到并连接到 example.com 服务器。

通过域名和 IP 地址访问网站，这两者有什么区别呢？

从结果上看二者没有区别，都能访问同一个网站，但其接入过程不同。域名是赋予服务器端的虚拟地址，而非实际地址，所以要将虚拟地址转化为实际地址，这就是 DNS 的作用。浏览器通过默认 DNS 服务器获取该域名对应的 IP 地址信息，之后才真正接入该网站。

（三）DNS 服务器解析域名 IP 地址的应答过程

计算机内置的默认 DNS 服务器并不知道网络上所有域名的 IP 地址信息。若该 DNS 服务器无法解析，则会询问其他 DNS 服务器，并提供给用户：

image.png

IP 地址和域名之间的转换

一般情况下，IP 地址比域名发生变更的概率要高，所以利用 IP 地址编写程序并非上策。一旦注册域名可能永久不变，因此利用域名编写程序会好一些。

（一）利用域名获取 IP 地址

（1）gethostbyname 函数

#include <netdb.h>
// 成功时返回 hostent 结构体地址，失败时返回 NULL 指针
struct hostent* gethostbyname(const char* hostname);

向此函数传递域名字符串，就会返回域名对应的 IP 地址。返回的地址信息装入 hostent 结构体，此结构体定义如下：

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;    // 地址类型，通常是 AF_INET（IPv4）或 AF_INET6（IPv6）
    int   h_length;      // 地址长度（以字节为单位）
    char  **h_addr_list; // 主机的地址列表（IPv4 地址）
};

  • h_name：主机的正式名称。例如，"www.example.com"。

  • h_aliases：主机的别名数组，包含主机的其他名称。这是一个以 NULL 结尾的字符串数组。

  • h_addrtype：地址类型，例如 AF_INET 表示 IPv4，AF_INET6 表示 IPv6。

  • h_length：主机地址的长度（字节数），对于 IPv4 是 4 字节，对于 IPv6 是 16 字节。

  • h_addr_list：主机地址列表，包含指向主机地址的指针数组。每个地址指针是一个以网络字节序表示的 IP 地址。这个数组也是以 NULL 结尾的。

image.png

（2）示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>


void error_handling(const char* message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    int i;
    struct hostent* host;
    if(argc != 2)
    {
        printf("Usage: %s <addr>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    host = gethostbyname(argv[1]);
    if(!host)
        error_handling("gethost... error");

    printf("Official name: %s \n", host->h_name);   // 官方域名
    for(i = 0; host->h_aliases[i]; i++)
        printf("Aliases %d: %s \n",i + 1, host->h_aliases[i]);  //其他域名
    printf("Adress type: %s \n", (host->h_addrtype == AF_INET) ? "AF_INET" : "AF_INET6");
    for(i = 0; host->h_addr_list[i]; i++)   // 获取所有IP
        printf("IP addr %d: %s \n", i + 1, inet_ntoa(*(struct in_addr*)host->h_addr_list[i]));
    return 0;
}
image.png

（3）说明

示例中第 34 行使用了 inet_ntoa 函数进行类型转换，此函数将网络字节序整数型 IP 地址转换成字符串形式，进行转换的原因是 h_addr_list 指向主机地址的指针数组。每个地址指针是一个以网络字节序表示的 IP 地址：

image.png

（4）基于 Windows 的实现

Windows 中有类似功能的同名函数：

#include <winsock2.h>
struct hostent* gethostbyname(const char* name);

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <winsock2.h>
void ErrorHandling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
	WSADATA wsaData;
	int i;
	struct hostent *host;
	if(argc!=2) {
		printf("Usage : %s <addr>\n", argv[0]);
		exit(1);
	}
	if(WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData)!=0)
		ErrorHandling("WSAStartup() error!"); 
	
	host=gethostbyname(argv[1]);
	if(!host)
		ErrorHandling("gethost... error");

	printf("Official name: %s \n", host->h_name);
	for(i=0; host->h_aliases[i]; i++)
		printf("Aliases %d: %s \n", i+1, host->h_aliases[i]);
	printf("Address type: %s \n", 
		(host->h_addrtype==AF_INET)?"AF_INET":"AF_INET6");
	for(i=0; host->h_addr_list[i]; i++)
		printf("IP addr %d: %s \n", i+1,
					inet_ntoa(*(struct in_addr*)host->h_addr_list[i]));

	WSACleanup();
	return 0;
}

void ErrorHandling(char *message)
{
	fputs(message, stderr);
	fputc('\n', stderr);
	exit(1);
}

（二）利用 IP 地址获取域名

（1）gethostbyaddr 函数

#include <netdb.h>
// 成功时返回 hostent 结构体变量地址值，失败时返回 NULL 指针
struct hostent* gethostbyaddr(const char* addr, socklen_t len, int family);

  • addr: 指向一个包含网络字节序 IP 地址的缓冲区的指针。这个缓冲区应该包含实际的地址数据。

  • len: 地址的长度。对于 IPv4 地址，长度通常是 4 字节；对于 IPv6 地址，长度通常是 16 字节。

  • family: 地址的地址族，通常是 AF_INET（IPv4）或 AF_INET6（IPv6）。

（2）示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>

void error_handling(const char* message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    struct hostent* host;
    struct sockaddr_in addr;
    if(argc != 2)
    {
        printf("Usage: %s <IP> \n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    memset(&addr, 0, sizeof(addrgcc));
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    host = gethostbyaddr((char*)&addr.sin_addr, 4, AF_INET);
    if(!host)
        error_handling("gethost... error");

    printf("Official name: %s \n", host->h_name);
    for(int i = 0; host->h_aliases[i]; i++)
        printf("Aliases %d: %s \n", i + 1, host->h_aliases[i]);
    printf("Address type: %s \n", (host->h_addrtype == AF_INET) ? "AF_INET" : "AF_INET6");

    for(int i = 0; host->h_addr_list[i]; i++)
        printf("IP addr %d: %s \n", i + 1, inet_ntoa(*(struct in_addr*)host->h_addr_list[i]));
    return 0;
}
image.png

（3）基于 Windows 的实现

#include <winsock2.h>
struct hostent* gethostbyaddr(const char* addr, int len, int type);

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <winsock2.h>
void ErrorHandling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
	WSADATA wsaData;
	int i;
	struct hostent *host;
	SOCKADDR_IN addr;
	if(argc!=2) {
		printf("Usage : %s <IP>\n", argv[0]);
		exit(1);
	}
	if(WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData)!=0)
		ErrorHandling("WSAStartup() error!"); 

	memset(&addr, 0, sizeof(addr));
	addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
	host=gethostbyaddr((char*)&addr.sin_addr, 4, AF_INET);
	if(!host)
		ErrorHandling("gethost... error");

	printf("Official name: %s \n", host->h_name);
	for(i=0; host->h_aliases[i]; i++)
		printf("Aliases %d: %s \n", i+1, host->h_aliases[i]);
	printf("Address type: %s \n", 
		(host->h_addrtype==AF_INET)?"AF_INET":"AF_INET6");
	for(i=0; host->h_addr_list[i]; i++)
		printf("IP addr %d: %s \n", i+1,
					inet_ntoa(*(struct in_addr*)host->h_addr_list[i]));	
	WSACleanup();
	return 0;
}

void ErrorHandling(char *message)
{
	fputs(message, stderr);
	fputc('\n', stderr);
	exit(1);
}
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