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分类: LINUX

2011-05-31 18:09:14

1.socket定义
在 Linux 中的网络编程是通过socket接口来进行的。人们常说的socket接口是一种特殊
的I/O,它也是一种文件描述符。每一个socket都用一个半相关描述{协议,本地地址、本地
端口}来表示;一个完整的套接字则用一个相关描述{协议,本地地址、本地端口、远程地址、
远程端口}。socket也有一个类似于打开文件的函数调用,该函数返回一个整型的socket描述
符,随后的连接建立、数据传输等操作都是通过socket来实现的。
2.socket类型
常见的 socket有3 种类型如下。
(1)流式socket(SOCK_STREAM)
流式套接字提供可靠的、面向连接的通信流;它使用TCP协议,从而保证了数据传输的
正确性和顺序性。
(2)数据报socket(SOCK_DGRAM)
数据报套接字定义了一种无连接的服务,数据通过相互独立的报文进行传输,是无序的,
并且不保证是可靠、无差错的。它使用数据报协议UDP。
(3)原始socket
原始套接字允许对底层协议如IP或ICMP进行直接访问,它功能强大但使用较为不便,
主要用于一些协议的开发。
10.2.2地址及顺序处理
1.地址结构相关处理
(1)数据结构介绍
下面首先介绍两个重要的数据类型:sockaddr 和sockaddr_in,这两个结构类型都是用来
保存socket信息的,如下所示:
struct sockaddr {
unsigned short sa_family; /*地址族*/
char sa_data[14]; /*14字节的协议地址,包含该socket的IP地址和端口号。*/
};
struct sockaddr_in {
short int sa_family; /*地址族*/
unsigned short int sin_port; /*端口号*/
struct in_addr sin_addr; /*IP地址*/
 
 
unsigned char sin_zero[8]; /*填充0 以保持与struct sockaddr同样大小*/
};
这两个数据类型是等效的,可以相互转化,通常sockaddr_in数据类型使用更为方便。在
建立socketadd或sockaddr_in后,就可以对该socket 进行适当的操作了。
(2)结构字段
表 10.1 列出了该结构sa_family字段可选的常见值。
表10.1
结构定义头文件#include
AF_INET:IPv4协议
AF_INET6:IPv6协议
AF_LOCAL:UNIX域协议
AF_LINK:链路地址协议
Sa_family
AF_KEY:密钥套接字(socket)
对了解sockaddr_in其他字段的含义非常清楚,具体的设置涉及到其他函数,在后面会有
详细讲解。
2.数据存储优先顺序
(1)函数说明
计算机数据存储有两种字节优先顺序:高位字节优先和低位字节优先。Internet上数据以
高位字节优先顺序在网络上传输,因此在有些情况下,需要对这两个字节存储优先顺序进行
相互转化。这里用到了四个函数:htons、ntohs、htonl、ntohl。这四个地址分别实现网络字节
序和主机字节序的转化,这里的h 代表host,n 代表network,s 代表short,l 代表long。通
常16 位的IP端口号用s 代表,而IP地址用l来代表。
(2)函数格式说明
表 10.2 列出了这4 个函数的语法格式。
表10.2 htons等函数语法要点
所需头文件#include
函数原型
uint16_t htons(unit16_t host16bit)
uint32_t htonl(unit32_t host32bit)
uint16_t ntohs(unit16_t net16bit)
uint32_t ntohs(unit32_t net32bit)
host16bit:主机字节序的16bit数据
host32bit:主机字节序的32bit数据
net16bit:网络字节序的16bit 数据
函数传入值
net32bit:网络字节序的32bit 数据
《嵌入式Linux应用程序开发详解》——第10章、嵌入式Linux网络编程
 
成功:返回要转换的字节序
函数返回值
出错:-1
注意
调用该函数只是使其得到相应的字节序,用户不需清楚该系统的主机字节序和网络字节序是否
真正相等。如果是相同不需要转换的话,该系统的这些函数会定义成空宏。
3.地址格式转化
(1)函数说明
通常用户在表达地址时采用的是点分十进制表示的数值(或者是以冒号分开的十进制
IPv6 地址),而在通常使用的socket 编程中所使用的则是二进制值,这就需要将这两个数值
进行转换。这里在IPv4 中用到的函数有inet_aton、inet_addr 和inet_ntoa,而IPv4 和IPv6 兼
容的函数有inet_pton 和inet_ntop。由于IPv6 是下一代互联网的标准协议,因此,本书讲解
的函数都能够同时兼容IPv4 和IPv6,但在具体举例时仍以IPv4 为例。
这里inet_pton 函数是将点分十进制地址映射为二进制地址,而inet_ntop 是将二进制地
址映射为点分十进制地址。
(2)函数格式
表 10.3 列出了inet_pton函数的语法要点。
表 10.3 inet_pton函数语法要点
所需头文件#include
函数原型int inet_pton(int family,const char *strptr, void *addrptr)
AF_INET:IPv4协议
family
AF_INET6:IPv6协议
strptr:要转化的值
函数传入值
addrptr:转化后的地址
成功:0
函数返回值
出错:-1
表 10.4 列出了inet_ntop函数的语法要点。
表10.4 inet_ntop 函数语法要点
所需头文件#include
函数原型int inet_ntop(int family, void *addrptr, char *strptr, size_t len)
AF_INET:IPv4协议
family
AF_INET6:IPv6协议
addrptr:转化后的地址
函数传入值
strptr:要转化的值
 
 
Len:转化后值的大小
成功:0
函数返回值
出错:-1
4.名字地址转化
(1)函数说明
通常,人们在使用过程中都不愿意记忆冗长的IP 地址,尤其到IPv6 时,地址长度多达
128 位,那时就更加不可能一次次记忆那么长的IP地址了。因此,使用主机名将会是很好的
选择。在Linux 中,同样有一些函数可以实现主机名和地址的转化,最为常见的有
gethostbyname、gethostbyaddr、getaddrinfo等,它们都可以实现IPv4 和IPv6 的地址和主机名
之间的转化。其中gethostbyname 是将主机名转化为IP 地址,gethostbyaddr 则是逆操作,是
将IP地址转化为主机名,另外getaddrinfo还能实现自动识别IPv4地址和IPv6地址。
gethostbyname和gethostbyaddr 都涉及____________到一个hostent 的结构体,如下所示:
Struct hostent{
char *h_name;/*正式主机名*/
char **h_aliases;/*主机别名*/
int h_addrtype;/*地址类型*/
int h_length;/*地址长度*/
char **h_addr_list;/*指向IPv4或IPv6的地址指针数组*/
}
调用该函数后就能返回hostent 结构体的相关信息。
getaddrinfo函数涉及到一个addrinfo的结构体,如下所示:
struct addrinfo{
int ai_flags;/*AI_PASSIVE,AI_CANONNAME;*/
int ai_family;/*地址族*/
int ai_socktype;/*socket类型*/
int ai_protocol;/*协议类型*/
size_t ai_addrlen;/*地址长度*/
char *ai_canoname;/*主机名*/
struct sockaddr *ai_addr;/*socket结构体*/
struct addrinfo *ai_next;/*下一个指针链表*/
}
hostent 结构体而言,addrinfo结构体包含更多的信息。
(2)函数格式
表 10.5 列出了gethostbyname函数的语法要点。
表10.5 gethostbyname函数语法要点
《嵌入式Linux应用程序开发详解》——第10章、嵌入式Linux网络编程
 
所需头文件#include
函数原型Struct hostent *gethostbyname(const char *hostname)
函数传入值Hostname:主机名
成功:hostent类型指针
函数返回值
出错:-1
调用该函数时可以首先对addrinfo结构体中的h_addrtype和h_length进行设置,若为IPv4可
设置为AF_INET和4;若为IPv6可设置为AF_INET6和16;若不设置则默认为IPv4地址类型。
表 10.6 列出了getaddrinfo函数的语法要点。
表10.6 getaddrinfo函数语法要点
所需头文件#include
函数原型Int getaddrinfo(const char *hostname,const char *service,const struct addrinfo
*hints,struct addrinfo **result)
Hostname:主机名
service:服务名或十进制的串口号字符串
hints:服务线索
函数传入值
result:返回结果
成功:0
函数返回值
出错:-1
在调用之前,首先要对hints 服务线索进行设置。它是一个addrinfo 结构体,表10.7 列
举了该结构体常见的选项值。
表10.7 addrinfo结构体常见选项值
结构体头文件#include
AI_PASSIVE:该套接口是用作被动地打开
ai_flags
AI_CANONNAME:通知getaddrinfo函数返回主机的名字
AF_INET:IPv4协议
family AF_INET6:IPv6协议
AF_UNSPE:IPv4或IPv6均可
SOCK_STREAM:字节流套接字socket(TCP)
ai_socktype
SOCK_DGRAM:数据报套接字socket(UDP)
IPPROTO_IP:IP协议
IPPROTO_IPV4:IPv4协议4
IPPROTO_IPV6:IPv6协议
IPPROTO_UDP:UDP
ai_protocol
IPPROTO_TCP:TCP
 
 
注意
(1)通常服务器端在调用getaddrinfo 之前,ai_flags 设置AI_PASSIVE,用于bind 函数(用于
端口和地址的绑定后面会讲到),主机名nodename通常会设置为NULL。
(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(端口)则应该不为空。
(3)即使不设置ai_flags为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。
(3)使用实例
下面的实例给出了getaddrinfo 函数用法的示例,在后面小节中会给出gethostbyname 函
数用法的例子。
/*getaddrinfo.c*/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
struct addrinfo hints,*res=NULL;
int rc;
memset(&hints,0,sizeof(hints));
/*设置addrinfo结构体中各参数*/
hints.ai_family=PF_UNSPEC;
hints.ai_socktype=SOCK_DGRAM;
hints.ai_protocol=IPPROTO_UDP;
/*调用getaddinfo函数*/
rc=getaddrinfo("127.0.0.1","123",&hints,&res);
if (rc != 0) {
perror("getaddrinfo");
exit(1);
}
else
printf("getaddrinfo success\n");
}
《嵌入式Linux应用程序开发详解》——第10章、嵌入式Linux网络编程
 
运行结果如下所示:

[root@(none) tmp]# getaddrinfo success

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