在网络编程中，网络层数据结构存储了网络传输的地址族，目的ip地址，目的端口号等重要信息，socket API为程序员提供了通用且方便的接口去实现发送、接收等网络包处理操作。
数据结构
通用地址结构体
struct sockaddr
/* Structure describing a generic socket address. */
struct sockaddr
{
__SOCKADDR_COMMON (sa_); /* Common data: address family and length. */
char sa_data[14]; /* Address data. */
};
sockaddr 结构体共16个字节，是socket编程中标准的地址结构体。几乎所有的socket API均使用sockaddr作为其地址信息存储结构。但由于定义它的时候还处于IPv4的年代，并没有预料到会有IPv6的诞生，sockaddr大小只有16字节，是无法存储IPv6 128位的IP地址的，因此在socket扩展中加入了第二种通用地址结构。
struct sockaddr_storage
/* Structure large enough to hold any socket address (with the historical
exception of AF_UNIX). */
#define __ss_aligntype unsigned long int
#define _SS_PADSIZE \
(_SS_SIZE - __SOCKADDR_COMMON_SIZE - sizeof (__ss_aligntype))
struct sockaddr_storage
{
__SOCKADDR_COMMON (ss_); /* Address family, etc. */
char __ss_padding[_SS_PADSIZE];
__ss_aligntype __ss_align; /* Force desired alignment. */
};
相比sockaddr，sockaddr_storage结构体的内存空间扩展到了128字节（__SOCKADDR_COMMON，_SS_SIZE 等通用结构体成员的宏定义在 <bits/sockaddr.h> 内），足以存储IPv6地址。因此，在IPv6网络编程时，绝大多数情况下使用 sockaddr_storage 存储网络地址信息，同时为了与老代码保持一致性，在调用socket API时还需使用强制类型转换转换为 sockaddr。
以上两种通用地址结构的原始定义位于 <bits/socket.h> 内，在使用时，包含头文件 <sys/socket.h> 即可。另外在Ubuntu 64位系统中，系统头文件并不是位于 /usr/include/sys，而是 /usr/include/x86_64-linux-gnu/sys。至于编译器怎么将 #include <sys/socket.h> 定向到 /usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/socket.h 的，目前还没弄明白=，=。
struct addrinfo
struct addrinfo{
int ai_flags; /* AI_PASSIVE,AI_CANONNAME,AI_NUMERICHOST */
int ai_family; /* AF_INET,AF_INET6 */
int ai_socktype; /* SOCK_STREAM,SOCK_DGRAM */
int ai_protocol; /* IPPROTO_IP, IPPROTO_IPV4, IPPROTO_IPV6 */
size_t ai_addrlen; /* Length */
char *ai_cannoname; /* */
struct sockaddr *ai_addr; /* struct sockaddr */
struct addrinfo *ai_next; /* pNext */
}
addrinfo 是用于 getaddrinfo 函数中存储地址信息的。在IPv6编程中，getaddrinfo 取代了原有的 gethostbyaddr, gethostbyname, getservbyname, getservbyaddr等函数，通过主机名或者ip地址获取相应的地址信息。
IPv4
头文件
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h> /* superset of previous */
netinet 还是位于 /usr/include 内。
地址结构
struct sockaddr_in { /* 16 bytes */
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 */
};
/* Internet address. */
struct in_addr {
uint32_t s_addr; /* address in network byte order */
};
AF_INET 值为2。
IPv6
头文件
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
地址结构
struct sockaddr_in6 { /* 28 bytes */
sa_family_t sin6_family; /* AF_INET6 */
in_port_t sin6_port; /* port number */
uint32_t sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */
struct in6_addr sin6_addr; /* IPv6 address */
uint32_t sin6_scope_id; /* Scope ID (new in 2.4) */
};
struct in6_addr {
unsigned char s6_addr[16]; /* IPv6 address */
};
AF_INET6 值为10。
socket API
头文件
#include <sys/socket.h>
基本函数
- socket
- bind
- listen
- connect
- read/write
- send/recv
- sendto/recvfrom
- close
- getsockopt
- setsockopt
IPv4 only函数
- gethostbyaddr
- gethostbyname
- inet_aton
- inet_ntoa
IPv4/v6 通用函数
- getpeername
- getsockname
- getaddrinfo
- inet_ntop
- inet_pton
- htons/htonl
- ntohs/ntohl
IPv4 to IPv4/v6
通常我们会遇到一些历史遗留代码不支持IPv6通信，因此我们需要对原代码进行一定的改造，让其支持IPv6。
Tips:
- 用
getaddrinfo()来获取struct sockaddr的信息，而不是手动填写这个数据结构。这样就可以忽略 IP 的版本 - 找出全部与 IP 版本相关的代码，试着用一个有用的函数将它们封装起来
- 用
addrinfo内ai_family对地址族进行判断，用来对那些跟 IP 版本相关的代码进行处理 - 通配地址
INADDR_ANY和in6addr_any区别: 前者是一个宏定义，而后者是一个结构体
#define INADDR_ANY ((in_addr_t) 0x00000000)
extern const struct in6_addr in6addr_any; /* :: */
- 在声明
struct in6_addr时，IN6ADDR_ANY_INIT的值可以做为初始值
struct in6_addr ia6 = IN6ADDR_ANY_INIT;
- 使用
inet_pton()替换inet_aton()或inet_addr() - 使用
inet_ntop()替换inet_ntoa() - 使用
getaddrinfo()取代gethostbyname() - 使用
getnameinfo()取代gethostbyaddr() - 不要用
INADDR_BROADCAST了，多使用IPv6 multicast来替换(这条还没使用过☺)
网友评论