Linux 网络之IP转换

一个IP地址是有小数点分开的十进制数表示的，我们称为点分十进制表示法。其中每一个十进制数代表一个字节的无符号数值（按照网络字节序）因为每个字节都是无符号的8位数值，这就限制了每一个字节所能表示的范围是0~255。

特殊的IP

• 每一个字节都为0的地址("0.0.0.0")对应于当前主机；
• IP地址中的每一个字节都为1的IP地址("255.255.255.255")都是当前子网的广播地址；
• IP地址中凡是以"11110"开头的E类IP地址都保留用于将来和实验使用；
• IP地址中不能以十进制"127"作为开头，该类地址中数字127.0.0.1 到 127.255.255.255 用于回路测试；如 127.0.0.1 可以代表本机IP地址；
• 网络ID的第一个8位组也不能全置"0"，全"0"表示本地网络。

操作IP地址的相关函数

in_addr_t inet_addr(const char *string);
这个函数使用string作为输入参数,并将这个点分十进制的IP地址转换为按网络字节序的整形值。函数成功后返回二进制的网络字节序的IP地址（struct in_add）,否则返回INADDR_NONE（-1）。

示例：

#include 
#include 
#include 

int main(int argc, char *argv[])
{
	struct in_addr addr;
	
	if(argc != 2)
	{
		fprintf(stderr,"%s \n", argv[0]);
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	if( (addr.s_addr = inet_addr(argv[1])) == -1)
	{
		fprintf(stderr,"%s is Invalid address\n",argv[1]);
	}
	else
	{
		fprintf(stdout,"%u\n",addr.s_addr);
	}
	return 0;
}
注意：如果IP地址为 255.255.255.255 。那么调用 inet_addr() 函数后返回 -1 (因为 -1 的补码形式是 0xFFFFFFFF)。所以不建议使用 inet_addr() 函数。而使用 inet_aton() 函数。

int inet_aton(const char *string, strcut in_addr *addr);
将 string 中存储的点分十进制字符串类型的IP地址转换为二进制的IP地址,转换后的值保存在指针 addr 指向的结构 struct in_addr 中。函数执行成功返回非0值，失败返回0。

示例：

#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
	if( argc != 2)
	{
		fprintf(stderr,"%s \n",argv[0]);
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	struct in_addr addr;
	if(inet_aton(argv[1],&addr) != 0)
		fprintf(stdout,"%u\n",addr.s_addr);
	else
		fprintf(stdout,"%s Invalid address\n",argv[1]);

	return 0;
}

char *inet_ntoa(strcut in_addr addr);
将32位的二进制IP地址转换为点分十进制字符串形式。函数执行成功则返回字符串，失败返回NULL。

#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
	if( argc != 2)
	{
		fprintf(stderr,"%s \n",argv[0]);
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	struct in_addr addr;
	if(inet_aton(argv[1],&addr) == 0)
	{
		fprintf(stderr,"%s Invalid address\n",argv[1]);
		exit(EXIT_FAILURE);	
	}
	printf("%s\n",inet_ntoa(addr));

	return 0;
}

in_addr_t inet_network(const char *str);
将参数 str 执行的字符串形式的网络地址转换为主机字节序的二进制IP地址（无视大小端）。执行成功返回转换后的结果，失败返回-1。

示例：

#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
	if( argc != 2 )
	{
		fprintf(stderr,"%s \n",argv[0]);
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	struct in_addr addr;
	
	if ((addr.s_addr = inet_network(argv[1])) == -1)
	{
		fprintf(stderr,"%s Invalid address\n",argv[1]);
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	else
	{
		fprintf(stdout,"%u \n",addr.s_addr);
	}
	return 0;
}

in_addr_t inet_lnaof(struct in_addr addr);
从参数 addr 中提取主机地址，执行成功返回主机字节序形式的主机地址。
如： 192.168.1.1 属于C类地址，则主机地址为 1 。
示例：

#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
	if( argc != 2 )
	{
		fprintf(stderr,"%s \n",argv[0]);
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	struct in_addr addr;
	
	if ((addr.s_addr = inet_network(argv[1])) == -1)
	{
		fprintf(stderr,"%s Invalid address\n",argv[1]);
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	
	addr.s_addr = htonl(addr.s_addr);
	fprintf(stdout,"0x%x \n",inet_lnaof(addr));

	return 0;
}

in_addr_t inet_netof(struct in_addr addr);
从参数 addr 中提取网络地址，执行成功返回主机字节序形式的网络地址。
如： 192.168.1.1 属于 C 类地址，则网络地址为 0x c0a801。

示例：

#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
	if( argc != 2 )
	{
		fprintf(stderr,"%s \n",argv[0]);
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	struct in_addr addr;
	
	if ((addr.s_addr = inet_network(argv[1])) == -1)
	{
		fprintf(stderr,"%s Invalid address\n",argv[1]);
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	printf("0x%x\n",addr.s_addr);
	addr.s_addr = htonl(addr.s_addr);
	fprintf(stdout,"0x%x \n",inet_netof(addr));
	return 0;
}

struct in_addr inet_makeaddr(int net, int host);
将主机字节序的网络地址 net 和 主机地址 host 合并成一个网络字节序的IP地址。

示例：

#include 
#include 
#include 
#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
	if( argc != 2 )
	{
		fprintf(stderr,"%s \n",argv[0]);
		exit(EXIT_FAILURE);
	}

	struct in_addr addr, addr_1;
	
	if ((addr.s_addr = inet_network(argv[1])) == -1)
	{
		fprintf(stderr,"%s Invalid address\n",argv[1]);
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	addr.s_addr = htonl(addr.s_addr);
	uint32_t net = inet_netof(addr);
	uint32_t host = inet_lnaof(addr);
	
	addr_1 = inet_makeaddr(net,host);

	printf("0x%x \n",htonl(addr_1.s_addr));

	return 0;
}

主机序和网络序：

不同的CPU有不同的自己序类型，这些字节序是指整数在内存中保存的顺序，这个叫做主机序，最常见的有两种：

Little endian：将低序字节存储在起始地址，就是俗称的小端，地址低位存储值的低位，地址高位存储值的高位
Big endian：将高序字节存储在起始地址，就是俗称的大端，地址低位存储值的高位，地址高位存储值的低位

网络字节序是 TCP/IP 中规定好的一种数据表示格式，它与具体的CPU类型、操作系统等无关，从而可以保证数据在不同主机之间传输时能够被正确解释。网络字节序采用 big endian 排序方式。

字节序转换函数：

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
把 hostlong 从主机序转换到网络序。

uint16_t htons(uint16_t hostshort);
把 hostshort 从主机序转换到网络序。

uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
把 netlong 从网络序转换到主机序。

uint16_t ntohs(uint16_t netshort);
把netshort 从网络序转换到主机序。