"网络编程"示例中的代码如何工作？

Question

我正在阅读Beej的" 网络编程指南 ".

在他的一个介绍示例中,他谈到了获取主机名的IP地址(例如google.com或yahoo.com).这是代码.

/*
** showip.c -- show IP addresses for a host given on the command line
*/

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct addrinfo hints, *res, *p;
    int status;
    char ipstr[INET6_ADDRSTRLEN];

    if (argc != 2) {
        fprintf(stderr,"usage: showip hostname\n");
        return 1;
    }

    memset(&hints, 0, sizeof hints);
    hints.ai_family = AF_UNSPEC; // AF_INET or AF_INET6 to force version
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;

    if ((status = getaddrinfo(argv[1], NULL, &hints, &res)) != 0) {
        fprintf(stderr, "getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(status));
        return 2;
    }

    printf("IP addresses for %s:\n\n", argv[1]);

    for(p = res; p != NULL; p = p->ai_next) {
        void *addr;
        char *ipver;

        // get the pointer to the address itself,
        // different fields in IPv4 and IPv6:
        if (p->ai_family == AF_INET) { // IPv4
            struct sockaddr_in *ipv4 = (struct sockaddr_in *)p->ai_addr;
            addr = &(ipv4->sin_addr);
            ipver = "IPv4";
        } else { // IPv6
            struct sockaddr_in6 *ipv6 = (struct sockaddr_in6 *)p->ai_addr;
            addr = &(ipv6->sin6_addr);
            ipver = "IPv6";
        }

        // convert the IP to a string and print it:
        inet_ntop(p->ai_family, addr, ipstr, sizeof ipstr);
        printf("  %s: %s\n", ipver, ipstr);
    }

    freeaddrinfo(res); // free the linked list

    return 0;
}

令我困惑的部分是for循环.

for(p = res; p != NULL; p = p->ai_next) {
    void *addr;
    char *ipver;

    // get the pointer to the address itself,
    // different fields in IPv4 and IPv6:
    if (p->ai_family == AF_INET) { // IPv4
        struct sockaddr_in *ipv4 = (struct sockaddr_in *)p->ai_addr;
        addr = &(ipv4->sin_addr);
        ipver = "IPv4";
    } else { // IPv6
        struct sockaddr_in6 *ipv6 = (struct sockaddr_in6 *)p->ai_addr;
        addr = &(ipv6->sin6_addr);
        ipver = "IPv6";
    }

    // convert the IP to a string and print it:
    inet_ntop(p->ai_family, addr, ipstr, sizeof ipstr);
    printf("  %s: %s\n", ipver, ipstr);
}

有人会介意一步一步地去做什么,或者这些事情是什么？它是通过一个链表迭代？我有什么样的总体思路struct addrinfo是,但到底是什么结构*res和struct *p或void *addr和*char ipversion.

Answer 1

首先,你知道链接列表是什么吗？如果您了解这一点,您将会认识到for循环的内容.p是一个指向结构的指针,该结构也引用(链接)列表中的下一个结构.所以你循环遍历那些结构的列表,这些结构是addrinfo结构.4

现在,您需要了解的有关网络数据包的事情是它们由标头组成.特别是以太网帧.这是硬件到硬件协议.它让你在一个物理的,有界的网络上解决问题,但对物理网络边界的路由一无所知.

接下来是tcp或可能是另一个传输层协议,它位于两个级别之间的某个位置.TCP与UDP与X的关系是关于如何管理数据包 - 例如TCP要求按顺序重新组装数据包,而UDP是"广播"类型协议.

最后,您拥有互联网协议套件(IPv4,IPv6).这些是更高级别的协议,可以控制更广泛的路由感,因此他们了解整个互联网,但更少了解实现这一目标所需的步骤.

对此的一个很好的解释是这个页面上方便的图表.为了完成图片,BGP是路由器知道如何移动内容的方式.

tcp/udp通过成为(所谓的)协议(例如IPv4)的一部分来适应这张图片

因此,以太网帧包含其他协议,尤其是IPv4,其中包含路由器需要通过互联网(跨多个物理网络)获取信息的信息.在互联网协议规定,你想去的地方,从你在哪里.因此,典型的IPv4主体在整个传输过程中保持不变,但每次遍历物理网络时,它都会被包含在不同的以太网数据包中.

现在,在以太网头中有一个字段用于查找"以太网主体"包含的内容.这一行:

 if (p->ai_family == AF_INET) {

请问.AF_INET是一个常量,它与tcp用于将数据包主体标识为IPv4的值相匹配.因此,如果您正在查看IPv4标头,则此循环继续读取该信息.

else子句在技术上是错误的,因为IPv4不会自动使其成为IPv6.您可以将其更改为测试IPv6,如下所示:

 else if (p->ai_family == AF_INET6) { 

你可能想做什么,以防你拿起别的东西.

现在值得解释这一点魔力:

struct sockaddr_in6 *ipv6 = (struct sockaddr_in6 *)p->ai_addr;

这基本上采用数据的网络或原始形式,其显示为字节序列,并将其(转换为)转换为结构中的字段.因为您知道这些字段有多大,所以这是一种非常快速简便的方法来提取您需要的内容.

最后需要解释的是:

inet_ntop(p->ai_family, addr, ipstr, sizeof ipstr);

还有其他方法可以实现这一目标ntohs().

基本上,网络数据以大端编码方式传输,为了读取它,您需要(可能)将数据转换为系统的编码.它可能是大端,或者可能很小,这在很大程度上取决于你的系统.阅读有关字节序的维基百科文章.

总结:您在这里看到的是计算机科学结构,网络如何工作和C代码的组合.