IPv4中使用gethostbyname()函数完成主机名到地址解析,但是该API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。为了解决该问题,IPv6中引入了getaddrinfo()的新API,它是协议无关的,既可用于IPv4也可用于IPv6。调用该函数会获得一个addrinfo结构的列表,调用的返回值是addrinfo的结构(列表)指针。
本文结合在WinowsXP和Windows2003 Server上使用该函数的经验,对getaddrinfo函数和addrinfo数据结构进行介绍,并对其参数的设置加以讨论,主要包括nodename和servname的取值对返回值的影响,hints成员变量的设置对返回值的影响等。
可能有不完全或不准确的地方,欢迎大家讨论并指出。
1.getaddrinfo函数原型
函数
参数说明
int getaddrinfo(
const char* nodename
const char* servname,
const struct addrinfo* hints,//
struct addrinfo** res
);
nodename:节点名可以是主机名,也可以是数字地址。(IPV4的10进点分,或是IPV6的16进制)
servname:包含十进制数的端口号或服务名如(ftp,http)
hints:是一个空指针或指向一个addrinfo结构的指针,由调用者填写关于它所想返回的信息类型的线索。
res:存放返回addrinfo结构链表的指针
Getaddrinfo提供独立于协议的名称解析。
函数的前两个参数分别是节点名和服务名。节点名可以是主机名,也可以是地址串(IPv4的点分十进制数表示或IPv6的十六进制数字串)。服务名可以是十进制的端口号,也可以是已定义的服务名称,如ftp、http等。注意:其中节点名和服务名都是可选项,即节点名或服务名可以为NULL,此时调用的结果将取缺省设置,后面将详细讨论。
函数的第三个参数hints是addrinfo结构的指针,由调用者填写关于它所想返回的信息类型的线索。函数的返回值是一个指向addrinfo结构的链表指针res。
2.addrinfo结构
结构
固定的参数
typedef struct addrinfo {
int ai_flags;
int ai_family;
int ai_socktype;
int ai_protocol;
size_t ai_addrlen;
char* ai_canonname;
struct sockaddr* ai_addr;
struct addrinfo* ai_next;
}
ai_addrlen must be zero or a null pointer
ai_canonname must be zero or a null pointer
ai_addr must be zero or a null pointer
ai_next must be zero or a null pointer
可以改动的参数
ai_flags:AI_PASSIVE,AI_CANONNAME,AI_NUMERICHOST
ai_family: AF_INET,AF_INET6
ai_socktype:SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM
ai_protocol:IPPROTO_IP, IPPROTO_IPV4, IPPROTO_IPV6 etc.
3 参数说明
在getaddrinfo函数之前通常需要对以下6个参数进行以下设置:nodename、servname、hints的ai_flags、ai_family、ai_socktype、ai_protocol
在6项参数中,对函数影响最大的是nodename,sername和hints.ai_flag
而ai_family只是有地址为v4地址或v6地址的区别。而ai_protocol一般是为0不作改动。
其中ai_flags、ai_family、ai_socktype说明如下:
参数
取值
值
说明
ai_family
AF_INET
2
IPv4
AF_INET6
23
IPv6
AF_UNSPEC
0
协议无关
ai_protocol
IPPROTO_IP
0
IP协议
IPPROTO_IPV4
4
IPv4
IPPROTO_IPV6
41
IPv6
IPPROTO_UDP
17
UDP
IPPROTO_TCP
6
TCP
ai_socktype
SOCK_STREAM
1
流
SOCK_DGRAM
2
数据报
ai_flags
AI_PASSIVE
1
被动的,用于bind,通常用于server socket
AI_CANONNAME
2
AI_NUMERICHOST
4
地址为数字串
对于ai_flags值的说明:
AI_NUMERICHOST
AI_CANONNAME
AI_PASSIVE
0/1
0/1
0/1
如上表所示,ai_flagsde值范围为0~7,取决于程序如何设置3个标志位,比如设置ai_flags为 “AI_PASSIVE|AI_CANONNAME”,ai_flags值就为3。三个参数的含义分别为:
(1)AI_PASSIVE当此标志置位时,表示调用者将在bind()函数调用中使用返回的地址结构。当此标志不置位时,表示将在connect()函数调用中使用。
当节点名位NULL,且此标志置位,则返回的地址将是通配地址。
如果节点名NULL,且此标志不置位,则返回的地址将是回环地址。
(2)AI_CANNONAME当此标志置位时,在函数所返回的第一个addrinfo结构中的ai_cannoname成员中,应该包含一个以空字符结尾的字符串,字符串的内容是节点名的正规名。
(3)AI_NUMERICHOST当此标志置位时,此标志表示调用中的节点名必须是一个数字地址字符串。
4.实际使用的几种常用设置
一般情况下,client/server编程中,server端调用bind(如果面向连接的还需要listen),client则不用掉bind函数,解析地址后直接connect(面向连接)或直接发送数据(无连接)。因此,比较常见的情况有
(1) 通常服务器端在调用getaddrinfo之前,ai_flags设置AI_PASSIVE,用于bind;主机名nodename通常会设置为NULL,返回通配地址[::]。
(2) 客户端调用getaddrinfo时,ai_flags一般不设置AI_PASSIVE,但是主机名nodename和服务名servname(更愿意称之为端口)则应该不为空。
(3) 当然,即使不设置AI_PASSIVE,取出的地址也并非不可以被bind,很多程序中ai_flags直接设置为0,即3个标志位都不设置,这种情况下只要hostname和servname设置的没有问题就可以正确bind。
上述情况只是简单的client/server中的使用,但实际在使用getaddrinfo和参考国外开源代码的时候,曾遇到一些将servname(即端口)设为NULL的情况
(当然,此时nodename必不为NULL,否则调用getaddrinfo会报错)。以下分情况进行了测试:
(1) 如果nodename是字符串型的IPv6地址,bind的时候会分配临时端口;
(2) 如果nodename是本机名,servname为NULL,则根据操作系统的不同略有不同,本文仅在WinXP和Win2003上作了测试。
a) WinXP系统(SP2)返回loopback地址[::1]
b) Win2003则将本机的所有IPv6地址列表加以返回。因为通常一台IPv6主机都有可能不止一个IPv6地址,比如fe80::1(本机loopback地址)、fe80::***的Link-Local地址、3ffe:***的全局地址等等。这种情况下调用getaddrinfo会将这些地址全部返回,调用者应该注意如何使用这些地址。另外要注意的是,对于fe80::的地址在绑定的时候必须标明接口地址,即使用fe80::20d:60ff:fe78:51c2%4或fe80::1%1这样的地址格式,通过getaddrinfo直接取出fe80地址好像无法直接bind。
5.几句废话
在Windows环境调试IPv6的程序个人感觉还是使用WinXP(SP2)和Win2003基本上没有太大的区别,使用Win2003更规范一些。
用VC编写和调试IPv6的程序一定要安装Windows较新的SDK,我安装的是MS_Platform_SDK_Feb_2003,否则库函数和头文件可能都会有问题。
[参考]
[1]MSDN Library – January 2004
ms-help://MS.MSDNQTR.2004JAN.1033/winsock/winsock/getaddrinfo_2.htm
ms-help://MS.MSDNQTR.2004JAN.1033/winsock/winsock/addrinfo_2.htm
[2]《理解IPv6》("Understanding IPv6”),清华大学出版社
以上测试结果恐有不完善和错误的地方,欢迎大家指正,本人联系方式:wjb@nlsde.buaa.edu.cn 王剑白