第 8 章 域名及网络地址

        DNS 是对IP地址和域名进行相互转换的系统，其核心是 DNS 服务器。域名就是我们常常在地址栏里面输入的地址，将比较难记忆的IP地址变成人类容易理解的信息。

        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，如下图所示：

 

        默认DNS服务器收到自己无法解析的请求时,向上级DNS服务器询问。通过这种方式逐级向上传递信息，到达顶级DNS服务器——根DNS服务器时，它知道该向哪个DNS服务器询问。向下级DNS传递解析请求，得到IP地址后原路返回，最后将解析的IP地址传递到发起请求的主机。

        以下函数可以通过传递字符串格式的域名获取IP地址：

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

        只要传递字符串，就可以返回域名对应的IP地址。只是返回时，地址信息装入 hostent 结构体。此结构体的定义如下：

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.  */
};

        简要说明上述结构体的成员：

• h_name：该变量中存有官方域名（Official domain name）。官方域名代表某一主页，但实际上，一些著名公司的域名并没有用官方域名注册。
• h_aliases：可以通过多个域名访问同一主页。同一IP可以绑定多个域名，因此，除官方域名外还可以指定其他域名。这些信息可以通过 h_aliases 获得。
• h_addrtype：gethostbyname 函数不仅支持 IPV4 还支持 IPV6 。因此可以通过此变量获取保存在 h_addr_list 的IP地址族信息。若是 IPV4 ，则此变量中存有 AF_INET。
• h_length：保存IP地址长度。若是 IPV4 地址，因为是 4 个字节，则保存4；IPV6 时，因为是 16 个字节，故保存 16
• h_addr_list：这个是最重要的的成员。通过此变量以整数形式保存域名相对应的IP地址。另外，用户比较多的网站有可能分配多个IP地址给同一个域名，利用多个服务器做负载均衡，。此时可以通过此变量获取IP地址信息。

调用 gethostbyname 函数后，返回的结构体变量如图所示：

        通过一个例子来演示 gethostbyname 的应用，并说明 hostent 结构体变量特性:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i;
    struct hostent *host;
    if (argc != 2)
    {
        printf("Usage : %s <addr>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }
    // 把参数传递给函数，返回结构体
    host = gethostbyname(argv[1]);
    if (!host)
        error_handling("gethost... error");
    // 输出官方域名
    printf("Official name: %s \n", host->h_name);
    // 输出除官方域名以外的域名
    for (i = 0; host->h_aliases[i]; i++)
        printf("Aliases %d: %s \n", i + 1, host->h_aliases[i]);
    //判断是ipv4还是ipv6
    printf("Address type: %s \n",
           (host->h_addrtype == AF_INET) ? "AF_INET" : "AF_INET6");
    // 输出ip地址信息
    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]));
    return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

运行结果：

ps：看到这行代码：

inet_ntoa(*(struct in_addr *)host->h_addr_list[i])

         若只看 hostent 的定义，结构体成员 h_addr_list 指向字符串指针数组（由多个字符串地址构成的数组）。但是字符串指针数组保存的元素实际指向的是 in_addr 结构体变量中地址值而非字符串，也就是说(struct in_addr *)host->h_addr_list[i]其实是一个指针，然后用*符号取具体的值。如图所示：

利用IP地址获取域名 :

#include <netdb.h>
struct hostent *gethostbyaddr(const char *addr, socklen_t len, int family);
/*
成功时返回 hostent 结构体变量地址值，失败时返回 NULL 指针
addr: 含有IP地址信息的 in_addr 结构体指针。为了同时传递 IPV4 地址之外的全部信息，该变量的类型声明为 char 指针
len: 向第一个参数传递的地址信息的字节数，IPV4时为 4 ，IPV6 时为16.
family: 传递地址族信息，ipv4 是 AF_INET ，IPV6是 AF_INET6
*/

实例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netdb.h>
void error_handling(char *message);

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

    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    //将命令行参数中的IPv4地址转换为32位的网络字节序表示，并存储在addr结构体中
    addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    //使用转换后的IPv4地址在DNS服务器上查找相应的主机信息，并将结果存储在host结构体指针中
    host = gethostbyaddr((char *)&addr.sin_addr, 4, AF_INET);
    if (!host)
        error_handling("gethost... error");
    // 输出官方域名
    printf("Official name: %s \n", host->h_name);
    // 输出除官方域名以外的域名（别名）
    for (i = 0; host->h_aliases[i]; i++)
        printf("Aliases %d:%s \n", i + 1, host->h_aliases[i]);
    //输出地址类型：IPv4或IPv6
    printf("Address type: %s \n",
           (host->h_addrtype == AF_INET) ? "AF_INET" : "AF_INET6");
    //输出IP地址信息：将获取的IPv4地址从网络字节序转换为点分十进制表示的字符串，并打印出来
    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]));

    return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

运行结果：

         从图上可以看出，8.8.8.8这个IP地址是谷歌的。

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习题：

1、在浏览器地址输入 www.orentec.co.kr ，并整理出主页显示过程。假设浏览器访问默认 DNS 服务器中并没有关于 www.orentec.co.kr 的地址信息.

        浏览器会先查看本地DNS缓存有无相应地址信息，若无，浏览器向默认DNS服务器（通常由ISP提供）发起DNS查询请求，要求获取 www.orentec.co.kr 的IP地址。若无，它会向上游DNS服务器进行递归查询，找到负责该域名的权威DNS服务器，并最终获取到主页内容并显示给用户。