网络字节序和主机字节序

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我们都知道,如今的通讯方式已经趋向与多样化,异构通信(计算机软件(操作系统) + 计算机硬件(内核架构,ARM,x86)不同)也已经很普遍了,如,手机和电脑中的qq进行通信,,,

同时,在计算机设计之初,对内存中数据的处理也有不同的方式,(低位数据存储在低位地址处或者高位数据存储在低位地址处),然而,在通信的过程中(ISO/OSI模型和TCP/IP四层模型中),数据被一步步封装(然后加入信息首部),当传到目的段时,被一步步解封,然后获取数据

从上面我们可以看出,数据在传输的过程中,一定有一个标准化的过程,也就是说:从主机a到主机b进行通信,
a的固有数据存储-------标准化--------转化成b的固有格式

如上而言:a或者b的固有数据存储格式就是自己的主机字节序,上面的标准化就是网络字节序(也就是大端字节序)

a的主机字节序----------网络字节序 ---------b的主机字节序

主机字节序:
就是自己的主机内部,内存中数据的处理方式,可以分为两种:
大端字节序(big-endian):按照内存的增长方向,高位数据存储于低位内存中
小端字节序(little-endian):按照内存的增长方向,高位数据存储于高位内存中


网络字节序和主机字节序_第1张图片

网络上的数据流是字节流,对于一个多字节数值,在进行网络传输的时候,先传递哪个字节?也就是说,当接收端收到第一个字节的时候,它是将这个字节作为高位还是低位来处理呢?

网络字节序定义:收到的第一个字节被当作高位看待,这就要求发送端发送的第一个字节应当是高位。而在发送端发送数据时,发送的第一个字节是该数字在内存中起始地址对应的字节。可见多字节数值在发送前,在内存中数值应该以大端法存放。

所以,网络协议指定了通讯字节序:大端。只有在多字节数据处理时才需要考虑字节序,运行在同一台计算机上的进程相互通信时,一般不用考虑字节序,异构计算机之间通讯,需要转换自己的字节序为网络字节

但是,如何知道我们的主机是那一种的呢???这个我们可以通过程序来进行验证:

#include   
#include    
int main(){  
     unsigned long a = 0x12345678;  
     unsigned char *p = (unsigned char *)(&a);  
     printf("主机字节序:%0x    %0x   %0x   %0x\n",  p[0], p[1], p[2], p[3]);  
     unsigned long b = htonl(a);  //将主机字节序转化成了网络字节序        
     p = (unsigned char *)(&b);  
     printf("网络字节序:%0x    %0x   %0x   %0x\n",  p[0], p[1], p[2], p[3]);  //16进制输出
     return 0;  
}  

运行结果:
网络字节序和主机字节序_第2张图片

可以看到我的当前主机是:小端字节序

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

h是主机host,n是网络net,l是长整形long,s是短整形short,所以上面这些函数还是很好理解的

#include   
#include   
  
int main()  
{  
        struct in_addr ipaddr;  
        unsigned long addr = inet_addr("192.168.1.100");  
        printf("addr = %u\n", ntohl(addr));  
  
        ipaddr.s_addr = addr;  
        printf("%s\n", inet_ntoa(ipaddr));        
        return 0;         
} 

运行结果:



值得注意的是:

in_addr_in inet_addr(const char *strptr);

inet_addr的参数是一个:点分十进制字符串,返回的值为一个32位的二进制网络字节序的IPv4地址,不然的话就是:INADDR_NONE
而返回值为:in_addr_t:IPv4,一般为uint32_t
所以也可以定义为:unsigned long

char * inet_ntoa(struct in_addr inaddr);

参数是一个结构体,所以要调用必须先定义一个结构体。
将网络地址转换成"."点隔的字符串格式。

以下接口所需头文件:#include

uint32_t htonl(uint32_t hostint32);

功能:
将 32 位主机字节序数据转换成网络字节序数据

参数:
hostint32:需要转换的 32 位主机字节序数据,uint32_t 为 32 为无符号整型

返回值:
成功:返回网络字节序的值

uint16_t htons(uint16_t hostint16);

功能:
将 16 位主机字节序数据转换成网络字节序数据

参数:
hostint16:需要转换的 16 位主机字节序数据,uint16_t,unsigned short int

返回值:
成功:返回网络字节序的值

测试示例:

#include   
#include   
  
int main(int argc, charchar *argv[])  
{  
    int a = 0x01020304;  
    short int b = 0x0102;  
      
    printf("htonl(0x%08x) = 0x%08x\n", a, htonl(a));  
    printf("htons(0x%04x) = 0x%04x\n", b, htons(b));  
      
    return 0;  
}  

运行结果如下:

uint32_t ntohl(uint32_t netint32);

功能:
将 32 位网络字节序数据转换成主机字节序数据

参数:
netint32:待转换的 32 位网络字节序数据,uint32_t,unsigned int

返回值:
成功:返回主机字节序的值

uint16_t ntohs(uint16_t netint16);

功能:
将 16 位网络字节序数据转换成主机字节序数据

参数:
netint16:待转换的 16 位网络字节序数据,uint16_t,unsigned short int

返回值:
成功:返回主机字节序的

三、地址转换函数以下接口所需头文件:#include

int inet_pton(int family, const char *strptr, void *addrptr);

功能:
将点分十进制数串转换成 32 位无符号整数

参数:
family:协议族( AF_INET、AF_INET6、PF_PACKET 等 ),常用 AF_INET
strptr:点分十进制数串
addrptr:32 位无符号整数的地址

返回值:
成功返回 1 、 失败返回其它
测试示例:

#include   
#include   
int main()  
{  
    char ip_str[]="172.20.223.75";  
    unsigned int ip_uint = 0;  
    unsigned charchar *ip_p = NULL;  
  
    inet_pton(AF_INET,ip_str,&ip_uint);  
    printf("in_uint = %d\n",ip_uint);  
      
    ip_p = (charchar *)&ip_uint;  
    printf("in_uint = %d,%d,%d,%d\n",*ip_p,*(ip_p+1),*(ip_p+2),*(ip_p+3));  
  
    return 0;  
}  

运行结果如下:

网络字节序和主机字节序_第3张图片

inet_ntop

const char *inet_ntop( int family, 
                       const void *addrptr,   
                       char *strptr, 
                       size_t len );

功能:
将 32 位无符号整数转换成点分十进制数串

参数:
family:协议族( AF_INET、AF_INET6、PF_PACKET 等 ),常用 AF_INET
addrptr:32 位无符号整数
strptr:点分十进制数串
len:strptr 缓存区长度

len 的宏定义
#define INET_ADDRSTRLEN   16  // for ipv4
#define INET6_ADDRSTRLEN  46  // for ipv6

返回值:
成功:则返回字符串的首地址
失败:返回 NULL

测试示例:

#include   
#include   
int main()  
{  
    unsigned char ip[] = {172,20,223,75};  
    char ip_str[16] = "NULL";  
  
    inet_ntop(AF_INET,(unsigned intint *)ip,ip_str,16);  
    printf("ip_str = %s\n",ip_str);  
  
    return 0;  
}  

运行结果如下:

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