网络地址相关函数一网打尽

这块的函数又多又乱,今天写篇日志,以后慢慢补充 

1. 网络地址介绍

1.1  ipv4 

1.1.1   点、分十进制的ipv4 

你对这个地址熟悉吗?  192.168.10.100,这可以当做一个字符串。被十进制数字、 “ . ”分开。IP地址的知识就不再多讲了,什么A类B类C类等等。但是你见过300.401.299.299这样的网络地址吗?为什么这4个数字每个最大只有255呢

1.1.2  32位无符号、整数型的ipv4 

在电脑中,所有的数据都是二进制存储的,ipv4的地址,由4个数字组成,每个数字都有8位(8个二进制位),那么最大就是11111111 ,转化成十进制就是255 。所以ipv4 每个数字最大只能是255.

192.168. 10.100转化为二进制( 用你win10电脑上自带的计算器,左上角选择(程序员))就得到结果“

1100 0000   。1010 1000 。 00001010  。  0110 0100  把我用来分割的句号去掉就是32位短整数;

还有64位长整数,后面用到再说

1.1.3 字节序

这个词应该是前辈们直接翻译的man手册。

本机字节序:host byte order数据在你的电脑上的存放方式。

网络字节序: network byte order 。要跟别人的终端打交道,所有数据都得放到网上传输。网上的传输格式。

字节序有两种,大端字节序,小端字节序。不管哪种、都是二进制!!

先来弄明白内存中,有一块 叫做 “栈 ”,栈的增长方向是从下到上,就跟你摞砖头一样,

比方说,

你先定义了一个变量int   a   =10  ,

你又定义了int b =20,

b 和a的值就存放在栈上。你先定义了a  ,a 就放0x0001这块内存,b 就在0x0002这块内存  

仅仅是举例而已,!这个例子别当真其实一个int就要占4个字节的,,相当于8位十六进制)

(    0x表示16进制,16进制的一位相当于二进制4位。)

假设现在有一个 十六进制的数字   0x1234  (转化为十进制是 4660)它需要上图中4个空抽屉才能存下他, 如果4放在 最低的抽屉,1放在最上面的抽屉,那就是 “小端”字节序。如果相反,那么就是大端字节序。

大端 : 高位数据,放在低位内存。

小端:高位数据,放在高位内存。低位数据,放在低位内存

你的主机,是怎么存放很长的一个数据的呢?参考另一个博主的文章

验证你的本机字节序,是大端还是小端

 网络字节序可不能随心所欲,因为所有上网的人都用这一种格式。网络字节序采用 大端字节序格式。想象一下可以理解,别人给你发“我们去春游”,你的电脑肯定先收到 “我” ,最后一个收到“游” ,(网络传输是字节流)“我”先存起来肯定在低位内存,而这个短语当成随便一个整数 2603来看的话,2 “ 我”是高位数据,放低位内存 ()(这个比喻恰当不?)

1.2 ipv6

IPv6的地址长度为128位,是IPv4地址长度的4倍。ipv6的地址不是切成4段,而是切成8段,每两个冒号之间相当于16位二进制。

于是IPv4点分十进制格式不再适用,采用十六进制表示。两个冒号之间16位二进制正好用4位十六进制表示

IPv6有3种表示方法。(摘自百度百科)

1.2.1 冒分十六进制表示法

格式为 X: X: X: X:X:X:X:X,其中每个X表示地址中的16b,以十六进制表示,例如:

ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789

这种表示法中,每个X的前导0是可以省略的,例如:

2001:0DB8:0000:0023:0008:0800:200C:417A→ 2001:DB8:0:23:8:800:200C:417A

另外两种表示方法自学一下 不重要

2. IP地址结构体分析

当我们说网络地址时,必须包括ip地址和一个16位的端口号,我们平时在浏览器输入网址,从来没输入过端口号,www.baidu.com : 80 没打过吧。是因为服务器上什么协议(服务)对应什么端口都是默认的。

sockaddr_in结构体包含3个成员:

  struct sockaddr_in {
           sa_family_t         sin_family; /* address family: AF_INET */
           in_port_t             sin_port;   /* port in network byte order */
           struct in_addr     sin_addr;   /* internet address */
           };

 注意:port端口是 IP协议的上层---TCP  /UDP协议里的内容,IP协议就只管IP地址。 sin_family一般就是AF_INET(个别函数里特殊的话一会儿再说),也不用转换成网络字节序,因为它不在网络上传播,只是本地电脑关心这个值。

sin_port和sin_addr必须转换成网络字节序,才能在网络上传播。注意IP地址结构体 in_addr 的成员:s_addr就是Ip 地址的网络字节序。

           /* Internet address. */
           struct in_addr {
                 uint32_t       s_addr;     /* address in network byte order */
           };

uint32_t 不就是无符号32位整数吗! 所以应该是ipv4 。然后在inet_aton的帮助手册中,你发现它还有另外一个名字in_addr_t 

 in <netinet/in.h> as:

           typedef    uint32_t     in_addr_t;

           struct    in_addr {
                  in_addr_t       s_addr;
           };

还有一个叫做sockaddr的结构体,因为它的字节数需要填充所以一般不用它。

3.相关函数

三大类,就是网络字节序,本机字节序,字符串这3种格式来回转换。然后这3类函数,每类再细分2小种,你要的结果在返回值里,还是你要的结果在传出参数里。

3.1 字符串格式  “127.0.0.1 ”-- --  》      网络字节序格式

3.1.1 结果在返回值里

3.1.1.1  inet_addr

#include <arpa/inet.h>

in_addr_t    inet_addr(const char * string);

 将一个点、数字格式的ipv4地址,转为二进制的网络字节序格式

返回值:

        成功:32位大端序整数型值,注意unsigned int ,不是long unsigned int

     失败:函数可以检测你的输入格式是否正确,你输入的不正确的话,函数返回值是 INADDR_NONE (usually -1)

man手册上说的:   Use of this function is problematic because -1 is a valid address (255.255.255.255). 别用这个函数。尽量去用 inet_aton(), inet_pton(3), or getaddrinfo(3), which provide a cleaner way to indicate error return.

#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>int main() {   //定义一个地址myteststruct sockaddr_in mytest;bzero(&mytest, sizeof(mytest));mytest.sin_family =AF_INET;//mytest.sin_port =htons(8888);const char* str = "127.0.0.1";in_addr_t result111 = inet_addr(str);mytest.sin_addr.s_addr = result111;printf("网络地址是%u\n", result111);return 0;
}

结果

 网络地址是16777343

用你的计算器 二进制是   0001。 0000 0000。 0000 0000    。0111 1111  

哦? 1.0.0.127 ??对了,网络字节序是大端的,所以127放在最低位了

3.1.1.2 inet_network

in_addr_t     inet_network(const char *cp);

将一个点、数字形式的ipv4的字符串,转化为 本机字节序格式,但是仍可以作为网络地址,进行网络传输 (???)

返回值:成功:转换成的网络地址。

            失败: -1

3.1.2 结果在参数里

3.1.2.1   inet_aton 

#include <arpa/inet.h>

int     inet_aton  (const char *cp,    struct in_addr *inp);    

 将一个本机(host ,本地的)的点、数字格式的ipv4地址,转为二进制的网络字节序格式

参数1 : 有const ,是传入参数。需转换的IP地址信息的字符串,例如“127.0.0.1””

参数2: 传出参数, in_addr结构体的指针里,现在存着你想要的in_addr的信息了。(看清楚是谁的指针!!!)

返回值:成功 1  失败 0

//inet_aton    
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>int main() {//定义一个地址myteststruct sockaddr_in mytest;bzero(&mytest, sizeof(mytest));mytest.sin_family =AF_INET;//mytest.sin_port =htons(8888);const char* str = "127.0.0.1";inet_aton( str, &(mytest.sin_addr));printf("网络地址是%u\n", mytest.sin_addr.s_addr); 
return 0;
}

 结果跟上面那个一样     网络地址是16777343

3.1.2.2    inet_pton

#include <arpa/inet.h>

       int   inet_pton  (int af, const char *src, void *dst);

 将字符串转为网络地址结构体,ipv4   ipv6都实用  结果复制到dst指针指向的内容里。

参数1 : af 填写AF_INET时,参数2 应该是点分十进制的ipv4格式

              af填写 AF_INET6 时,参数2应该是 冒号切好的,8个十六进制的ipv6 (这种写法最稳妥)。后面太复杂了不讨论ipv6 情况。。。

参数2 :格式对应好。

参数3: 你可以传任何指针进去,反正void* 是万用指针。。看一下最后面那个man手册子带例子,作者就是传了unsigned char buf[ sizeof( struct  in6_addr) ] 字符数组指针buf进去。

返回值:

成功:返回1 

失败:你写的参数2格式不对,返回0

          你写的af参数不对,返回-1

例子:这个还没想好。。待补充

3.2  网络字节序格式   -- --  》  字符串格式

3.2.1 结果在返回值里

3.2.1.1  inet_ntoa 函数

#include <sys/socket.h> 

#include <netinet/in.h>

#include <arpa/inet.h>

        char * inet_ntoa   (struct in_addr  in);

  将一个网络字节序格式的网络主机地址 in,   转化为数字+点的字符串格式的ipv4地址。这里是服务器端代码,客户端不需要代码,直接开启一个新终端,nc 127.0.0.1   8888命令,然后服务器那边就

请求连接的客户网络地址是127.0.0.1

//inet_ntoa   
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>
int main() {int sfd = socket (AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (sfd <0){printf("socket fun error/n");return -1;}struct sockaddr_in myad;bzero(&myad, sizeof(myad));myad.sin_family =AF_INET;myad.sin_port =htons(8888);myad.sin_addr.s_addr = htonl (INADDR_ANY);int ret = bind(sfd, (struct sockaddr *)&myad, sizeof(myad));if (ret<0) {printf("bind error/n");return -1;}listen( sfd,128);  //把连接的客户端的地址打出来struct sockaddr_in clientad;bzero(&clientad, sizeof(clientad));clientad.sin_family =AF_INET;clientad.sin_port =htons(8888);socklen_t clilen = sizeof(clientad);//有客户连接啦int newfd= accept(sfd,(struct sockaddr*)&clientad,&clilen);char* str = {0};str = inet_ntoa(clientad.sin_addr);printf("请求连接的客户网络地址是%s\n",str);return 0;
}
3.2.1.2   inet_ntop 函数

#include <arpa/inet.h>

       const char *  inet_ntop  (int af,   const void *src,    char *dst, socklen_t size);

 将网络地址结构体src ,转化为字符串,复制到dst指针中。dst必须不是NULL

看一下这篇文章最后的代码

用到了inet_ntop函数

char addstring[128];memset(addstring, 0x00,128);printf("服务器端,get connect,客户端地址是:\n");printf("IP:%s,PORT: %d\n", inet_ntop(AF_INET, &dst.sin_addr.s_addr,addstring,sizeof(addstring)), ntohs(dst.sin_port));

 

3.2.2 结果在传出参数里 

还没找到

3.3 本机字节序  -- 》 网络字节序相互转化

。。后续补充 

3.4 废弃的3个函数

网络地址结构体,这个结构体里唯一成员(32位无符号整型网络地址)来回转换的3个函数

in_addr_t     inet_lnaof  (struct in_addr   in);

将in 结构体里的一部分 ---本地网络地址返回,格式是本机字节序。

in_addr_t     inet_netof  (struct in_addr   in);

将in 结构体里的一部分 ---网络号码返回,格式是本机字节序。

??? 难道这个in里面不就一个成员吗

struct    in_addr    inet_makeaddr (in_addr_t net,    in_addr_t host);

为啥废弃了呢:在传统x86架构的电脑里(大家用的都是吧) ,主机字节序是小端Least Significant Byte first (little endian) ,最没地位的字节站最前面

网络字节序是大端(big endian) Most Significant Byte first 最重要的字节最前面

这三个函数是跟过去的A B C 三类IP地址相关的。

A类IP 地址:一个重要的字节当网络地址  ,剩下三个字节当本地的机器们的地址。最重要的1个二进制,值是  0 

B类IP 地址: 2个重要的字节当网络地址  ,剩下2个字节当本地的机器们的地址。最重要的2个二进制的1  0 

C类IP 地址: 3个字节当网络地址  ,1个字节当本地的机器们的地址。最重要的3个二进制位,值是 11 0 

传统的这个模式太死板了,现在已经是CIDR (无类别间域路由))

4.例子解析

EXAMPLESThe program below demonstrates the use of inet_pton() and inet_ntop(3).  Here are some example runs:$ ./a.out i6 0:0:0:0:0:0:0:0::$ ./a.out i6 1:0:0:0:0:0:0:81::8$ ./a.out i6 0:0:0:0:0:FFFF:204.152.189.116::ffff:204.152.189.116Program source#include <arpa/inet.h>#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>intmain(int argc, char *argv[]){unsigned char buf[sizeof(struct in6_addr)];int domain, s;char str[INET6_ADDRSTRLEN];
if (argc != 3) {fprintf(stderr, "Usage: %s {i4|i6|<num>} string\n", argv[0]);exit(EXIT_FAILURE);}domain = (strcmp(argv[1], "i4") == 0) ? AF_INET :(strcmp(argv[1], "i6") == 0) ? AF_INET6 : atoi(argv[1]);s = inet_pton(domain, argv[2], buf);if (s <= 0) {if (s == 0)fprintf(stderr, "Not in presentation format");elseperror("inet_pton");exit(EXIT_FAILURE);}if (inet_ntop(domain, buf, str, INET6_ADDRSTRLEN) == NULL) {perror("inet_ntop");exit(EXIT_FAILURE);}printf("%s\n", str);exit(EXIT_SUCCESS);}

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