Linux网络操作命令与函数全面总结

1. 引言

Linux作为服务器和开发平台，网络操作是其核心功能之一。本文旨在全面总结Linux系统中的网络操作方法，包括命令行工具和编程接口，帮助读者深入理解Linux网络管理的机制。

2. 命令行工具

2.1 `ping` 命令

ping 命令用于测试网络连接和延迟。

基本使用：ping [选项] 目标IP或域名
常用选项：
- -c：指定发送报文的次数

2.2 `ifconfig` 或 `ip` 命令

ifconfig（较老版本）和 ip 命令用于配置和显示网络接口参数。

ip 基本使用：
- 显示接口：ip link show
- 启用接口：ip link set dev 接口名 up
- 配置IP：ip addr add IP地址/子网掩码 dev 接口名

2.3 `netstat` 或 `ss` 命令

netstat（较老版本）和 ss 命令用于显示网络连接、路由表、接口统计等网络信息。

ss 基本使用：
- 显示所有连接：ss -a
- 显示监听端口：ss -l

2.4 `traceroute` 或 `tracepath` 命令

traceroute（较老版本）和 tracepath 命令用于跟踪数据包到达目的地的路径。

traceroute 基本使用：traceroute [选项] 目标IP或域名
tracepath 基本使用：tracepath 目标IP或域名

2.5 `arp` 命令

arp 命令用于操作系统的ARP缓存，显示或修改地址解析协议缓存。

基本使用：arp [选项]
常用选项：
- -a：显示ARP缓存表

3. 编程接口

3.1 套接字编程

3.1.1 socket() 函数

socket() 函数用于创建套接字。

函数原型：int socket(int domain, int type, int protocol);

示例代码：

#include <sys/socket.h>

int main() {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("Error creating socket");
        return 1;
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

3.1.2 bind() 函数

bind() 函数用于绑定套接字到地址和端口。

函数原型：int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

示例代码：

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

int main() {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    struct sockaddr_in serv_addr;
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    serv_addr.sin_port = htons(8080);

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) < 0) {
        perror("Error binding");
        return 1;
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

3.1.3 listen() 和 accept() 函数

listen() 函数用于监听套接字上的连接，而 accept() 函数用于接受连接。

函数原型：
- int listen(int sockfd, int backlog);
- int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);

示例代码：

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

int main() {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    // 绑定套接字...
    listen(sockfd, 5);
    int newsockfd = accept(sockfd, NULL, NULL);
    if (newsockfd < 0) {
        perror("Error accepting");
        return 1;
    }
    close(newsockfd);
    close(sockfd);
    return 0;
}

3.2 网络信息API

3.2.1 `getaddrinfo()` 函数

getaddrinfo() 函数用于获取与主机名或IP地址相关的网络信息。

函数原型：

int getaddrinfo(const char *node, const char *service,
                const struct addrinfo *hints,
                struct addrinfo **res);

示例代码：

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

int main() {
    struct addrinfo hints, *res;
    memset(&hints, 0, sizeof hints);
    hints.ai_family = AF_UNSPEC; // AF_INET or AF_INET6
    hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;

    int status = getaddrinfo("www.example.com", "80", &hints, &res);
    if (status != 0) {
        fprintf(stderr, "getaddrinfo: %s\n", gai_strerror(status));
        return 1;
    }

    // 使用获取到的地址信息...
    freeaddrinfo(res);
    return 0;
}

3.2.2 `getnameinfo()` 函数

getnameinfo() 函数用于从网络地址结构中获取主机名和服务名。

函数原型：

int getnameinfo(const struct sockaddr *sa, socklen_t salen,
                char *host, size_t hostlen,
                char *serv, size_t servlen, int flags);

示例代码：

#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    struct sockaddr_in sa;
    char host[NI_MAXHOST], serv[NI_MAXSERV];

    // 假设sa已被填充正确的地址信息
    int status = getnameinfo((struct sockaddr *)&sa, sizeof(sa),
                             host, sizeof(host),
                             serv, sizeof(serv),
                             NI_NUMERICHOST | NI_NUMERICSERV);
    if (status != 0) {
        fprintf(stderr, "getnameinfo: %s\n", gai_strerror(status));
        return 1;
    }

    printf("Host: %s\n", host);
    printf("Service: %s\n", serv);
    return 0;
}