c - "Network programming"示例中的这段代码如何工作？

Question

我正在阅读 Beej 的“Guide to network programming”。

在他的一个介绍示例中，他谈到获取主机名的 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;
}

让我感到困惑的部分是 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);
}

有人会介意逐步了解正在发生的事情或这些事情是什么吗？它是通过链表迭代吗？..我对什么是 struct addrinfo 有一个大概的了解，但是 struct *res 和 struct *p 到底是什么 或 void *addr 和 *char ipversion。

Answer 1

首先，你知道什么是linked list吗？是？如果你理解了这一点，你就会知道 for 循环是怎么回事。 p 是指向结构的指针，该结构还引用(链接)列表中的下一个结构。因此，您正在遍历这些结构的列表，这些结构是 addrinfo 结构。 4

现在，关于网络数据包，您需要了解的一点是它们由 header 组成。特别是 Ethernet frame .这是硬件到硬件协议(protocol)。它让您可以在物理的、有界的网络上四处走动，但对跨越物理网络边界的路由一无所知。

接下来是 tcp或者可能是另一个传输层协议(protocol)，它位于两个级别之间。 TCP 与 UDP 与 X 是关于如何管理数据包的——例如，TCP 需要按顺序重新组装数据包，而 UDP 是一种“广播”类型的协议(protocol)。

最后，您拥有互联网协议(protocol)套件(IPv4、IPv6)。这些是控制更广泛意义上的路由的更高级别的协议(protocol)，因此他们了解整个互联网，但对到达那里所需的步骤知之甚少。

一个很好的解释是这个 page 上的方便图表.要完成图片，BGP路由器就是这样知道如何移动东西的。

tcp/udp 通过成为(封装在)相关协议(protocol)(例如 IPv4)的一部分来适应这幅图

因此以太网帧包含其他协议(protocol)，最著名的是 IPv4，其中包含路由器需要通过互联网(跨多个物理网络)将其传送出去的信息。 互联网 协议(protocol)指定了您想去哪里，从哪里开始。因此，一个典型的 IPv4 主体在其整个传输过程中保持不变，但每次它穿过物理网络时，它都会被包裹在不同的以太网数据包中。

现在，在以太网 header 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) {

是的。 AF_INET 是一个常量，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 header ，则此循环会继续读取该信息。

else 子句技术上是错误的，因为不是 IPv4 不会自动使其成为 IPv6。您可以像这样更改它以测试 IPv6:

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

您可能想这样做，以防万一您拿起其他东西。

现在有必要解释一下这个魔法:

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

这基本上采用以字节序列形式出现的数据的网络或原始形式，并将其转换(隐藏)到结构中的字段中。因为您知道字段有多大，所以这是提取所需内容的一种非常快速和简单的方法。

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点，特别是 ntohs()。

基本上网络数据是以大端编码传输的，为了读取它，您(可能)需要将数据转换为您系统的编码。它可以是大端，也可以是小端，这在很大程度上取决于您的系统。阅读有关 endianness 的维基百科文章.

总结:您在这里看到的是计算机科学结构、网络工作原理和 C 代码的组合。