| IP地址结构信息与字符串相互转化：inet | 您所在的位置：网站首页 › ipv4转化成数字 › IP地址结构信息与字符串相互转化：inet |
|
目录1. 问题描述2. IPv4场景解决方案2.1 inet_aton函数2.2 inet_addr函数2.3 inet_ntoa函数2.4 in_addr和sockaddr_in地址结构2.4 示例3. IPv4，IPv6场景共同解决方案3.1 inet_pton函数3.2 inet_ntop函数3.3 示例3.4 sock_ntop自定义函数
1. 问题描述
1）假如有一个IPv4地址字符串（点分十进制），如何转化为socket编程所需的sockaddr地址结构信息？ 2）假如通过getaddrinfo等方式，已经取得了sockaddr地址结构信息，如何转化为字符串形式？（点分十进制 for IPv4， 冒号十六进制 for IPv6） 什么是IP地址文本形式？ 点分十进制数串: 形如"192.168.0.1" 冒号十六进制数串：形如"fe80::20c:29ff:fe99:de11" 2. IPv4场景解决方案inet_aton, inet_addr, inet_ntoa在点分十进制数串与长度为32bits的网络字节序二进制值间转换IPv4地址。 不适用于IPv6地址。 2.1 inet_aton函数点分十进制数串 -> IPv4地址结构（in_addr） 将主机地址cp（点分十进制数串）转换成一个32bits的网络字节序二进制值，保存到inp指向的缓存。 #include #include #include int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);参数 cp 点分十进制数串，由调用者提供， 通常cp采用形如a.b.c.d形式， 其他支持的形式参见man inet_aton手册 inp 输出参数， 指向in_addr结构。由调用者维护缓存， 函数填写内容 返回值 若cp指向的地址有效，返回非0；若无效，返回0 特别地， 如果inp为NULL，那么该函数仍然将输入的字符串执行有效性检查，但是不存储任何结果 2.2 inet_addr函数点分十进制数串 -> IPv4地址结构（in_addr） inet_addr同inet_aton的区别是， inet_addr返回32bits的网络字节序二进制值 #include #include #include in_addr_t inet_addr(const char *cp);该函数有个特殊情况， 所有232个可能值都是有效IP地址（0.0.0.0 到 255.255.255.255），但是出错时，函数返回INADDR_NONE（通常-1，对应32个全1的值），也就是说点分十进制数串255.255.255.255（IPv4有限广播地址）不能由该函数处理。 因此，应当避免使用inet_addr 2.3 inet_ntoa函数IPv4地址结构（in_addr） -> 点分十进制数串 函数将32bits主机地址in转化成点分十进制数串 #include #include #include char *inet_ntoa(struct in_addr in);参数 in 调用者传入，IPv4地址结构对象。注意到与inet_aton的参数inp的区别，in并非指针 返回值 返回static分配的缓存， 后续的调用会覆写之前的内容。因此，如果不想被覆盖，需要自行分配存储进行复制、保存。 2.4 in_addr和sockaddr_in地址结构可以从下面看到，in_addr是sockaddr_in的一个成员，而in_addr实际上是一个32bit的无符号整型，不过被包装成的结构体。 这也就是说， 如果是想直接将点分十进制数串和ip地址信息相互转换时， 应该是与sockaddr_in.sin_addr进行转化，而不能直接与sockaddr_in对象或s_addr进行转换。 sockaddr_in结构： /* Structure describing an Internet socket address. */ struct sockaddr_in { __SOCKADDR_COMMON (sin_); in_port_t sin_port; /* Port number. */ struct in_addr sin_addr; /* Internet address. */ /* Pad to size of `struct sockaddr'. */ unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr) - __SOCKADDR_COMMON_SIZE - sizeof (in_port_t) - sizeof (struct in_addr)]; }; #define __SOCKADDR_COMMON(sa_prefix) \ sa_family_t sa_prefix##family #define __SOCKADDR_COMMON_SIZE (sizeof (unsigned short int))in_addr结构： typedef uint32_t in_addr_t; struct in_addr { in_addr_t s_addr; }; 2.4 示例通过inet_aton，inet_addr，将指定点分十进制ip文本串转化为二进制数；然后，通过inet_ntoa将指定ip地址二进制数转化为文本串，观察是否能还原文本串。 int test() { char *ipstr = "192.168.0.1"; // char *ipstr = "255.255.255.255"; struct sockaddr_in sockaddr; int ret; char *str; /* convert ip from text to binary for IPv4 */ ret = inet_aton(ipstr, &sockaddr.sin_addr); if (ret == 0) { fprintf(stderr, "inet_aton error: invalid ip string: %s\n", ipstr); return -1; } printf("inet_aton convert ip : from %s to %d\n", ipstr, sockaddr.sin_addr.s_addr); /* convert ip from text to binary for IPv4 except 255.255.255.255 */ sockaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ipstr); /* avoid to use inet_addr */ if (sockaddr.sin_addr.s_addr == INADDR_NONE) { fprintf(stderr, "inet_addr error: invalid ip string: %s\n", ipstr); return -1; } printf("inet_addr convert ip : from %s to %d\n", ipstr, sockaddr.sin_addr.s_addr); /* convert ip from binary to text for IPv4 */ str = inet_ntoa(sockaddr.sin_addr); if (str == NULL) { fprintf(stderr, "inet_ntoa error: invalid ip structure: %d\n", sockaddr.sin_addr.s_addr); return -1; } printf("inet_ntoa convert ip: from %d to %s\n", sockaddr.sin_addr.s_addr, str); return 0; }运行结果： inet_aton convert ip : from 192.168.0.1 to 16820416 inet_addr convert ip : from 192.168.0.1 to 16820416 inet_ntoa convert ip: from 16820416 to 192.168.0.1 3. IPv4，IPv6场景共同解决方案 3.1 inet_pton函数IPv4和IPv6地址: 文本 -> 二进制 将地址文本串 转换成 网络字节序二进制数形式 #include int inet_pton(int af, const char *src, void *dst); 参数 af 地址家族，支持的取值(且只能是这2个)： 1）AF_INET 适用于IPv4地址，只支持"ddd.ddd.ddd.ddd"这种点分十进制数串 2）AF_INET6 适用于IPv6地址 注意：这里不同于socket()的af（地址family/domain），没有AF_UNIXsrc 指向IP地址的文本形式的字符串（点分十进制数串 for IPv4，冒号十六进制数串 for IPv6） dst 指向网络地址结构（struct in_addr for IPv4, struct struct in_addr6 for IPv6） 返回值 成功，返回1（网络地址成功转换）；如果在指定地址家族中，src不是一个有效网络地址文本串，则返回0；如果af不包含一个有效地址家族（非规定2个取值），则返回-1， 且errno设置为EAFNOSUPPORT。 3.2 inet_ntop函数IPv4和IPv6地址: 二进制 -> 文本 将地址网络字节序二进制数 转换成 文本串形式 #include const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, socklen_t size); 参数 af 地址家族，支持的取值(且只能是这2个)： 1）AF_INET 适用于IPv4地址，只支持"ddd.ddd.ddd.ddd"这种点分十进制数串 2）AF_INET6 适用于IPv6地址 注意：这里不同于socket()的af（地址family/domain），没有AF_UNIXsrc 指向二进制地址结构，对于ipv4, src指向struct in_addr；对于ipv6，src指向struct in_addr6 dst 指向存放地址文本串的缓存，由调用者维护缓存， 函数填充内容 size 指示dst指向缓存大小 返回值 成功，返回指向dst的非NULL指针；失败， 返回NULL，errno被设置 3.3 示例对于ipv4，方式同inet_aton, inet_addr, inet_ntoa，先将文本串转化为二进制数，打印；然后再转化为文本串，再打印。观察中间输出，以及最终是否能还原。 对于ipv6，因为ipv6地址二进制数128bit， 这里没有直接打印二进制数，而是先将已知的ipv6文本串（冒号十六进制表示法）先通过inet_pton转化为二进制串，再通过inet_ntop转换回文本串。观察是否能还原。 int test() { /* ipv4 solution */ struct sockaddr_in sockaddr; char *ipstr = "192.168.0.1"; char ip4text[INET_ADDRSTRLEN]; char *str; int ret; printf("===ipv4===\n"); /* convert ip from text to binary for IPv4 */ bzero(&sockaddr, sizeof (sockaddr)); ret = inet_pton(AF_INET, ipstr, &sockaddr.sin_addr); if (ret != 1) { if (ret == 0) { fprintf(stderr, "inet_pton error: %s is not a valid ip text\n", ipstr); } else if (ret == -1) { perror("inet_pton error"); } fprintf(stderr, "inet_pton error: unkown error"); return -1; } printf("inet_pton convert ip from %s to %d\n", ipstr, sockaddr.sin_addr.s_addr); /* convert ip from binary to text for IPv4 */ str = inet_ntop(AF_INET, &sockaddr.sin_addr, ip4text, sizeof(ip4text)); if (str == NULL) { perror("inet_ntop error"); return -1; } printf("inet_ntop convert ip from %d to %s\n", sockaddr.sin_addr.s_addr, str); /* ipv6 solution */ char *ip6str = "fe80::20c:29ff:fe99:de11"; /* inet6 from bash "$ ifconfig -a" */ char ip6text[INET6_ADDRSTRLEN]; struct sockaddr_in6 sockaddr6; printf("===ipv6===\n"); /* convert ip from text to binary for IPv6 */ bzero(&sockaddr6, sizeof (sockaddr6)); ret = inet_pton(AF_INET6, ip6str, &sockaddr6.sin6_addr); if (ret != 1) { if (ret == 0) { fprintf(stderr, "inet_pton error: %s is not a valid ipv6 text\n", ip6str); } else if (ret == -1) { perror("inet_pton error"); } fprintf(stderr, "inet_pton error: unkown error"); return -1; } /* convert ip from binary to text for IPv6 */ str = inet_ntop(AF_INET6, &sockaddr6.sin6_addr, ip6text, sizeof(ip6text)); if (str == NULL) { perror("inet_ntop error"); return -1; } printf("%s\n", str); }运行结果： ===ipv4=== inet_pton convert ip from 192.168.0.1 to 16820416 inet_ntop convert ip from 16820416 to 192.168.0.1 ===ipv6=== fe80::20c:29ff:fe99:de11 3.4 sock_ntop自定义函数inet_ntop存在一个问题：要求调用者传递一个指向某个二进制地址的指针src，而该指针通常包含在一个套接字地址结构中，也就是说，调用者必须直到这个结构的格式，地址家族，以及应该具体为哪个IP格式提供各自的地址结构（struct sockaddr_in for IPv4, struct sockaddr_in6 for IPv6） i.e. 对IPv4，应该编写这样的代码： struct sockaddr_in sockaddr; inet_ntop(AF_INET, &sockaddr.sin_addr, str, sizeof(str));对IPv6，应该编写这样的代码： struct sockaddr_in6 sockaddr6; inet_ntop(AF_INET6, &sockaddr6.sin_addr, str, sizeof(str));这样，就使得代码的编写与协议相关。为解决该问题，编写sock_ntop，以指向某个套接字地址结构的指针为参数，查看该结构的内部，然后根据具体情况返回地址的文本串格式 char *sock_ntop(const struct sockaddr *sa, socklen_t addrlen);函数实现 char *sock_ntop(const struct sockaddr *sa, socklen_t addrlen) { char portstr[8]; static char str[128]; /* struct sockaddr_storage最多128byte */ switch (sa->sa_family) { case AF_INET: { struct sockaddr_in *sin = (struct sockaddr_in *)sa; if (inet_ntop(AF_INET, &sin->sin_addr, str, sizeof(str)) == NULL) return NULL; /* 转换存在错误 */ if (ntohs(sin->sin_port) != 0) { snprintf(portstr, sizeof(portstr), ":%d", ntohs(sin->sin_port)); strcat(str, portstr); } return str; } case AF_INET6: { struct sockaddr_in *sin6 = (struct sockaddr_in *)sa; if (inet_ntop(AF_INET6, &sin6->sin_addr, str, sizeof(str)) == NULL) return NULL; /* 转换存在错误 */ if (ntohs(sin6->sin_port) != 0) { snprintf(portstr, sizeof(portstr), ":%d", ntohs(sin6->sin_port)); strcat(str, portstr); } return str; } default: errno = EAFNOSUPPORT; /* 不支持的地址family */ } return NULL; } |
| CopyRight 2018-2019 实验室设备网 版权所有 |