linux ip相关结构体和转换函数

1.结构体

1.IPv4: struct sockaddr_in, 16个字节

#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

struct in_addr {
    unsigned long s_addr;          // 4 bytes load with inet_pton()	按照网络字节顺序存储IP地址
};
struct sockaddr_in {
	short int sin_family;              /* AF_INET */
	unsigned short int sin_port;       /* Port number存储端口号（使用网络字节顺序） */
	struct in_addr sin_addr;           /* Internet address存储IP地址，使用in_addr这个数据结构 */
	unsigned char sin_zero[8];         /* Same size as struct sockaddr */
};//16字节

注意：sin_port和sin_addr都必须是网络字节序（NBO），一般可视化的数字都是主机字节序（HBO）。

示例：

struct sockaddr_in addr_dst;
//addr_dst.sin_addr.s_addr =  htonl(3232235887);		//方式一
addr_dst.sin_addr.s_addr =  inet_addr("192.168.1.111");	//方式二
addr_dst.sin_port = htons(80);
addr_dst.sin_family = AF_INET;

2.IPv6: struct sockaddr_in6, 28个字节

struct sockaddr_in6 {
    sa_family_t sin6_family;    /* AF_INET6 */
    in_port_t sin6_port;        /* Transport layer port # */
    uint32_t sin6_flowinfo;     /* IPv6 flow information */
    struct in6_addr sin6_addr;  /* IPv6 address */
    uint32_t sin6_scope_id;     /* IPv6 scope-id */
};
struct in6_addr {
    union {
        uint8_t u6_addr8[16];
        uint16_t u6_addr16[8];
        uint32_t u6_addr32[4];
    } in6_u;

    #define s6_addr                 in6_u.u6_addr8
    #define s6_addr16               in6_u.u6_addr16
    #define s6_addr32               in6_u.u6_addr32
};

3.通用结构体1: struct sockaddr, 16个字节

#include <sys/socket.h>

typedef unsigned short	sa_family_t;
struct sockaddr {  
     	sa_family_t sin_family;	/* 地址族address family, AF_xxx	*/
　　  	char sa_data[14]; 		/* 14 bytes of protocol address	*/
 }; 

4.通用结构体2: struct sockaddr_storage,128个字节

/* Structure large enough to hold any socket address 
(with the historical exception of AF_UNIX). 128 bytes reserved.  */

#if ULONG_MAX > 0xffffffff
# define __ss_aligntype __uint64_t
#else
# define __ss_aligntype __uint32_t
#endif
#define _SS_SIZE        128
#define _SS_PADSIZE     (_SS_SIZE - (2 * sizeof (__ss_aligntype)))

struct sockaddr_storage
{
    sa_family_t ss_family;      /* Address family */
    __ss_aligntype __ss_align;  /* Force desired alignment.  */
    char __ss_padding[_SS_PADSIZE];
};

示例：根据socket fd获取对端地址

/**@brief IP地址：包括IPv4和IPv6格式的地址
 */
typedef struct
{		/* 24 bytes */
	struct in_addr	v4;							///< IPv4地址
	struct in6_addr	v6;							///< IPv6地址
	unsigned char	res[4];
}U_IN_ADDR;

/**@brief: 从fd中获取对端地址，该地址是网络地址
 *@param[in] fd socket描述符
 *@param[out] U_IN_ADDR *ip 网络地址
 *@return 成功0     失败 -1
*/
int get_peer_addr(int fd, U_IN_ADDR *ip)
{
	socklen_t namelen = sizeof(struct sockaddr_storage);
	struct sockaddr_in peer4;
	struct sockaddr_in6 peer6;
	struct sockaddr_storage peer;

	bzero(&peer4, sizeof(struct sockaddr_in));
	bzero(&peer6, sizeof(struct sockaddr_in6));
	bzero(&peer, sizeof(struct sockaddr_storage));

	if ((fd <= 0) || (nullptr == ip))
	{
		return -1;
	}
	
	if(getpeername(fd, (struct sockaddr*)&peer, &namelen))
	{
		return -1;
	}
	if(AF_INET == peer.ss_family)
	{
		memcpy(&peer4, &peer, sizeof(struct sockaddr_in));
		ip->v4 = peer4.sin_addr;
	}
	else if(AF_INET6 == peer.ss_family)
	{
		memcpy(&peer6, &peer, sizeof(struct sockaddr_in6));
		
		if(IN6_IS_ADDR_V4MAPPED(&peer6.sin6_addr))
		{
			memcpy(&ip->v4.s_addr, (char *)peer6.sin6_addr.s6_addr+12, 4);
		}
		else
		{
			ip->v6 = peer6.sin6_addr;
		}
	}
	//printf("peer_addr: %s\n", inet_ntoa(ip->v4));
	
	return 0;
}

5.项目U_IN_ADDR结构体包括IPv4和IPv6格式的地址,24个字节

/**@brief IP地址：包括IPv4和IPv6格式的地址
 */
typedef struct
{	/* 24 bytes */
	struct in_addr	v4;							///< IPv4地址,4 bytes
	struct in6_addr	v6;							///< IPv6地址,16 bytes
	unsigned char	res[4];
}U_IN_ADDR;

6.项目SOCKET_ADDR_T结构体兼容IP地址结构体，28个字节

/**@brief	兼容IP地址结构体
 */
typedef struct _ADDR_T
{   /* 28 bytes */
    union
    {
        struct sockaddr_in sin4;    /**< IPV4 地址*/
        struct sockaddr_in6 sin6;  	/**< IPV6 地址*/
    }SA;
}SOCKET_ADDR_T;

1.2 sockaddr和sockaddr_in的区别

https://blog.csdn.net/will130/article/details/53326740
https://www.cnblogs.com/zihaowang/p/4649548.html

程序员不应操作sockaddr，sockaddr是给操作系统用的。

程序员应使用sockaddr_in来表示地址，sockaddr_in区分了地址和端口，使用更方便。

2.系统函数转换

1.网络字节顺序与本地字节顺序之间的转换函数：

htonl() “Host to Network Long” // 将主机的无符号长整形数转换成网络字节顺序
htons() “Host to Network Short” // 将主机的无符号短整形数转换成网络字节顺序
ntohl() “Network to Host Long” // 将一个无符号长整形数从网络字节顺序转换为主机字节顺序
ntohs() “Network to Host Short” // 将一个无符号短整形数从网络字节顺序转换为主机字节顺序

注意：主机序（小端）和网络序（大端）是两种不同的存储方式，与系统架构有关；
注意：本质上执行 htonl() 和 ntohl() 是一样的，同理 htons() 和 ntohs()；
注意：在小端序主机上，执行一次 htonl()、htons()、ntohl()、ntohs()就进行一次转换；
注意：在大端序主机上，执行 htonl()、htons()、ntohl()、ntohs()本质上无效，始终等于原值；

linx系统下，htonl() htons() ntohl() ntohs()的头文件及函数定义如下：

#include <arpa/inet.h>

uint32_t htonl(uint32_t hostlong); 
uint16_t htons(uint16_t hostshort); 
uint32_t ntohl(uint32_t netlong); 
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

https://blog.csdn.net/ktpd_pro/article/details/56276994

2.网络地址转换函数

点十进制字符串IP—>整数形式：
inet_add() 将点分十进制IP字符串转化为一个网络字节序的整数值（二进制位的大端存储）;
inet_network() 将点分十进制IP字符串转化为一个主机字节序的整数值（二进制位小端存储）;
inet_aton() 将点分十进制IP字符串转化为一个网络字节序的整数值（二进制位的大端存储）;

区别1：inet_addr和inet_aton转换后的整数是网络字节序；
inet_network转换后的整数是主机字节序；

区别2：inet_addr和inet_network将255.255.255.255作为无效的IP地址
inet_aton将255.255.255.255作为有效的IP地址（大多数路由器认为255.255.255.255是有效地址）

整数形式–>点十进制字符串：
char *inet_ntoa(unsigned in_addr addr);//此函数的返回值会被下次调用返回值覆盖

其他：
inet_pton()
inet_ntop()

IP地址有两种不同的格式：十进制点分形式 和 32位二进制形式
https://www.cnblogs.com/shijingxiang/articles/4693208.html

三种给socket赋值地址的方法：
inet_aton(server_addr_string,&myaddr.sin_addr);
myadd.sin_addr.s_addr = inet_addr(“10.175.25.100”);
INADDR_ANY转不转NBO随便
myadd.sin_addr_s_addr = htonl(INADDR_ANY);
myadd.sin_addr_s_addr = INADDR_ANY;

3.inet_addr()函数

将点分十进制IP转化为网络字节序（二进制位的大端存储）;

Linux下，用inet_aton代替；

函数声明：

unsigned long inet_addr(const char* cp);
in_addr_t inet_addr(const char *strptr);//？？哪个是？？

返回值：
成功：返回32位二进制的网络字节序地址；
失败：返回INADDR_NONE；

/* Address indicating an error return. */
#define	INADDR_NONE		((unsigned long int) 0xffffffff)

注意：inet_addr失败时返回INADDR_NONE，但这个值会和255.255.255.255这个合法地址混淆

建议：linux下，可以用inet_aton代替，vs2005里没有这个函数。

4.inet_network()函数

功能：将点分十进制IP转化为主机字节序（二进制位小端存储）。

函数声明：

int inet_network(const char *StrIP)

返回值：
失败：返回-1； //-1还是0xffffffff
成功：返回主机字节序对应的数；

注意：当IP是255.255.255.255时，会认为这是个无效的IP地址

5.inet_aton()函数

功能：将点分十进制IP转化为网络字节序存放在addr中，并返回该网络字节序对应的整数。

头文件：

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

声明：

/* 返回1：串有效，返回0：串出错 */
int inet_aton(const char *strptr, struct in_addr *addrptr);

返回值：
失败返回0，成功返回网络字节序对应的数；///////////////到底返回1代表成功，还是返回网络数？？

6.inet_ntoa()函数

功能：该函数将一个网络字节顺序的IP地址转换为它所对应的点分十进制串。常用于打印ip地址信息。

头文件：

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>

声明：

char* inet_ntoa(struct in_addr in);

返回值：
返回指向点分十进制字符串的指针。

注意：对inet_aton的调用传递的是指向结构的指针，而对inet_ntoa的调用传递的是结构本身；

示例：

struct sockaddr_in sock;
sock.sin_family = AF_INET;
//将字符串转换为in_addr类型
sock.sin_addr.S_un.S_addr =  inet_addr("192.168.1.111");
sock.sin_port = htons(5000);

//将in_addr类型转换为字符串
printf("inet_ntoa ip = %s\n",inet_ntoa(sock.sin_addr));

//结果输出：
//inet_ntoa ip = 192.168.1.111

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以下两个较新的函数：inet_pton和inet_ntop对IPv4和IPv6地址都能进行处理，字母p代表presentation，字母n代表numeric；
https://www.cnblogs.com/warren-liuquan/p/3555945.html

7.inet_pton()函数

头文件：#include<arpa/inet.h>
原型：int inet_pton(int family, const char *strptr, void *addrptr);
功能：
参数：int family:AF_INET6/AF_INET;
返回值：若函数成功，则返回1；若输入不是有效的格式，则函数返回0；若处理失败，函数返回-1

示例：

if(inet_pton(AF_INET, (char *)ddns_cfg.serverAddr, &ip) > 0)
{
	
}
else if(inet_pton(AF_INET6, (char *)ddns_cfg.serverAddr, &ipv6) > 0)
{

}
else
{ 
	p_ddns->addr_type = PSIA_ADDR_TYPE_DOMAIN; /* host name */ 
}

原先使用inet_addr函数进行转换，inet_addr函数无法区别255.255.255.255和错误值，且错误时返回值不一定为-1，inet_pton无此问题 */
ret = inet_pton(AF_INET, (const char *)ip, (void *)&addr);
if(1 != ret)

8.inet_ntop()函数

头文件：#include<arpa/inet.h>
原型：const char* inet_ntop(int family, const void *addrptr, char *strptr, size_t len);
功能：该函数将一个网络字节顺序的IP地址转换为它所对应的点分十进制串。
参数：注意：对inet_aton的调用传递的是指向结构的指针，而对inet_ntoa的调用传递的是结构本身。
返回值：	返回指向点分十进制字符串的指针。
如果len太小，无法容纳表达格式结果（包括终止的空字符），则返回一个空指针，并置errno为ENOSPC。

示例：

inet_pton()和inet_ntop()两个函数的参数family既可以是AF_INET，也可以是AF_INET6。如果以不被支持的地址族作为family参数，两个函数都返回错误，并将errno置为EAFNOSUPPORT。

2.2 inet_addr与inet_aton比较

inet_addr与inet_aton不同在于，他的返回值为转换后的32位网络字节序二进制值，而不是作为出参返回，这样存在一个问题，他的返回值返回的有效IP地址为0.0.0.0到255.255.255.255，如果函数出错，返回常量值INADDR_NONE（这个值一般为一个32位均为1的值），这意味着点分二进制数串255.255.255.255（IPv4的有限广播地址）不能由此函数进行处理。

参考资料：
https://www.cnblogs.com/tanghuimin0713/p/3425936.html
https://blog.csdn.net/c_base_jin/article/details/60469622
https://www.cnblogs.com/warren-liuquan/p/3555945.html
https://blog.csdn.net/u013827488/article/details/53905936

connct等socket函数加上来。
connct等socket函数加上来。
connct等socket函数加上来。