網絡字節順序和機器順序什麼區別

存在兩種字節順序:NBO與HBO

網絡字節順序NBO(Network Byte Order):
按從高到低的順序存儲,在網絡上使用統一的網絡字節順序,可以避免兼容性問題。

主機字節順序(HBO,Host Byte Order):
不同的機器HBO不相同,與CPU設計有關


計算機數據存儲有兩種字節優先順序:高位字節優先和低位字節優先。Internet上數據以高位字節優先順序在網絡上傳輸,所以對於在內部是以低位字節優先方式存儲數據的機器,在Internet上傳輸數據時就需要進行轉換。


我們要討論的第一個結構類型是:struct sockaddr,該類型是用來保存socket信息的:
struct sockaddr

{
        unsigned short sa_family;      /* 地址族, AF_xxx */ 

        char sa_data[14];                   /* 14 字節的協議地址 */

};
  sa_family一般爲AF_INET;

        sa_data則包含該socket的IP地址和端口號。
另外還有一種結構類型:
struct sockaddr_in

{
        short int sin_family;                    /* 地址族 */
        unsigned short int sin_port;        /* 端口號 */
        struct in_addr sin_addr;              /* IP地址 */
        unsigned char sin_zero[8];          /* 填充0 以保持與struct sockaddr同樣大小 */

};
  這個結構使用更爲方便。sin_zero(它用來將sockaddr_in結構填充到與struct sockaddr同樣的長度)應該用bzero()或memset()函數將其置爲零。指向sockaddr_in 的指針和指向sockaddr的指針可以相互轉換,這意味着如果一個函數所需參數類型是sockaddr時,你可以在函數調用的時候將一個指向sockaddr_in的指針轉換爲指向sockaddr的指針;或者相反。sin_family通常被賦AF_INET;sin_port和sin_addr應該轉換成爲網絡字節優先順序;而sin_addr則不需要轉換。
  

我們下面討論幾個字節順序轉換函數:
        htons()--"Host to Network Short" ;

        htonl()--"Host to Network Long"
        ntohs()--"Network to Host Short" ;

        ntohl()--"Network to Host Long"
  

在這裏, h表示"host" ,n表示"network",s 表示"short",l表示 "long"。
  打開socket 描述符、建立綁定並建立連接
  socket函數原型爲:
  int socket(int domain, int type, int protocol);
  domain參數指定socket的類型:SOCK_STREAM 或SOCK_DGRAM;protocol通常賦值“0”。Socket()調用返回一個整型socket描述符,你可以在後面的調用使用它。
  一旦通過socket調用返回一個socket描述符,你應該將該socket與你本機上的一個端口相關聯(往往當你在設計服務器端程序時需要調用該函數。隨後你就可以在該端口監聽服務請求;而客戶端一般無須調用該函數)。

       

Bind函數原型爲:
  int bind(int sockfd,struct sockaddr *my_addr, int addrlen);
  Sockfd是一個socket描述符,my_addr是一個指向包含有本機IP地址及端口號等信息的sockaddr類型的指針;addrlen常被設置爲sizeof(struct sockaddr)。
  最後,對於bind 函數要說明的一點是,你可以用下面的賦值實現自動獲得本機IP地址和隨機獲取一個沒有被佔用的端口號:
  my_addr.sin_port = 0;                                             /* 系統隨機選擇一個未被使用的端口號 */
  my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;         /* 填入本機IP地址 */


  通過將my_addr.sin_port置爲0,函數會自動爲你選擇一個未佔用的端口來使用。同樣,通過將my_addr.sin_addr.s_addr置爲INADDR_ANY,系統會自動填入本機IP地址。Bind()函數在成功被調用時返回0;遇到錯誤時返回“-1”並將errno置爲相應的錯誤號。另外要注意的是,當調用函數時,一般不要將端口號置爲小於1024的值,因爲1~1024是保留端口號,你可以使用大於1024中任何一個沒有被佔用的端口號。


  Connect()函數用來與遠端服務器建立一個TCP連接,其函數原型爲:
  int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);
  Sockfd是目的服務器的sockt描述符;serv_addr是包含目的機IP地址和端口號的指針。遇到錯誤時返回-1,並且errno中包含相應的錯誤碼。進行客戶端程序設計無須調用bind(),因爲這種情況下只需知道目的機器的IP地址,而客戶通過哪個端口與服務器建立連接並不需要關心,內核會自動選擇一個未被佔用的端口供客戶端來使用。


  Listen()——監聽是否有服務請求
  在服務器端程序中,當socket與某一端口捆綁以後,就需要監聽該端口,以便對到達的服務請求加以處理。
  int listen(int sockfd, int backlog);
  Sockfd是Socket系統調用返回的socket 描述符;backlog指定在請求隊列中允許的最大請求數,進入的連接請求將在隊列中等待accept()它們(參考下文)。Backlog對隊列中等待服務的請求的數目進行了限制,大多數系統缺省值爲20。當listen遇到錯誤時返回-1,errno被置爲相應的錯誤碼。
  故服務器端程序通常按下列順序進行函數調用:
  socket(); bind(); listen();                                   /* accept() goes here */
  accept()——連接端口的服務請求。
  當某個客戶端試圖與服務器監聽的端口連接時,該連接請求將排隊等待服務器accept()它。通過調用accept()函數爲其建立一個連接,accept()函數將返回一個新的socket描述符,來供這個新連接來使用。而服務器可以繼續在以前的那個 socket上監聽,同時可以在新的socket描述符上進行數據send()(發送)和recv()(接收)操作:
  int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);
  sockfd是被監聽的socket描述符,addr通常是一個指向sockaddr_in變量的指針,該變量用來存放提出連接請求服務的主機的信息(某臺主機從某個端口發出該請求);addrten通常爲一個指向值爲sizeof(struct sockaddr_in)的整型指針變量。錯誤發生時返回一個-1並且設置相應的errno值。


  Send()和recv()——數據傳輸
  這兩個函數是用於面向連接的socket上進行數據傳輸。
  Send()函數原型爲:
  int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);


  Sockfd是你想用來傳輸數據的socket描述符,msg是一個指向要發送數據的指針。
  Len是以字節爲單位的數據的長度。flags一般情況下置爲0(關於該參數的用法可參照man手冊)。
  char *msg = "Beej was here!"; int len, bytes_sent; ... ...
  len = strlen(msg); bytes_sent = send(sockfd, msg,len,0); ... ...
  Send()函數返回實際上發送出的字節數,可能會少於你希望發送的數據。所以需要對send()的返回值進行測量。當send()返回值與len不匹配時,應該對這種情況進行處理。


  recv()函數原型爲:
  int recv(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags);
  Sockfd是接受數據的socket描述符;buf 是存放接收數據的緩衝區;len是緩衝的長度。Flags也被置爲0。Recv()返回實際上接收的字節數,或當出現錯誤時,返回-1並置相應的errno值。


  Sendto()和recvfrom()——利用數據報方式進行數據傳輸
  在無連接的數據報socket方式下,由於本地socket並沒有與遠端機器建立連接,所以在發送數據時應指明目的地址,sendto()函數原型爲:
  int sendto(int sockfd, const void *msg,int len,unsigned int flags,const struct sockaddr *to, int tolen);
  該函數比send()函數多了兩個參數,to表示目地機的IP地址和端口號信息,而tolen常常被賦值爲sizeof (struct sockaddr)。Sendto 函數也返回實際發送的數據字節長度或在出現發送錯誤時返回-1。


  Recvfrom()函數原型爲:
  int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *from,int *fromlen);
  from是一個struct sockaddr類型的變量,該變量保存源機的IP地址及端口號。fromlen常置爲sizeof (struct sockaddr)。當recvfrom()返回時,fromlen包含實際存入from中的數據字節數。Recvfrom()函數返回接收到的字節數或當出現錯誤時返回-1,並置相應的errno。
  應注意的一點是,當你對於數據報socket調用了connect()函數時,你也可以利用send()和recv()進行數據傳輸,但該socket仍然是數據報socket,並且利用傳輸層的UDP服務。但在發送或接收數據報時,內核會自動爲之加上目地和源地址信息。
  

      Close()和shutdown()——結束數據傳輸
  當所有的數據操作結束以後,你可以調用close()函數來釋放該socket,從而停止在該socket上的任何數據操作:close(sockfd);
  你也可以調用shutdown()函數來關閉該socket。該函數允許你只停止在某個方向上的數據傳輸,而一個方向上的數據傳輸繼續進行。如你可以關閉某socket的寫操作而允許繼續在該socket上接受數據,直至讀入所有數據。


  int shutdown(int sockfd,int how);
  Sockfd的含義是顯而易見的,而參數 how可以設爲下列值:
  ·0-------不允許繼續接收數據
  ·1-------不允許繼續發送數據
  ·2-------不允許繼續發送和接收數據,均爲允許則調用close ()
  shutdown在操作成功時返回0,在出現錯誤時返回-1(並置相應errno)。


  DNS——域名服務相關函數
  由於IP地址難以記憶和讀寫,所以爲了讀寫記憶方便,人們常常用域名來表示主機,這就需要進行域名和IP地址的轉換。函數gethostbyname()就是完成這種轉換的,函數原型爲:
  struct hostent *gethostbyname(const char *name);
  函數返回一種名爲hosten的結構類型,它的定義如下:
  

struct hostent

{
        char *h_name;                           /* 主機的官方域名 */
        char **h_aliases;                       /* 一個以NULL結尾的主機別名數組 */
        int h_addrtype;                         /* 返回的地址類型,在Internet環境下爲AF-INET */
        int h_length;                              /*地址的字節長度 */
        char **h_addr_list;                    /* 一個以0結尾的數組,包含該主機的所有地址*/
};
 #define h_addr h_addr_list[0]         /*在h-addr-list中的第一個地址*/

 

2、將主機的unsigned long值轉換爲網絡字節順序(32位):爲什麼要這樣做呢?因爲不同的計算機使用不同的字節順序存儲數據。因此任何從Winsock函數對IP地址和端口號的引用和傳給Winsock函數的IP地址和端口號均時按照網絡順序組織的。
      u_long  htonl(u_long hostlong);
      舉例:htonl(0)=0
      htonl(80)= 1342177280

 

3、將unsigned long數從網絡字節順序轉換位主機字節順序,是上面函數的逆函數。      

      u_long  ntohl(u_long netlong);
      舉例:ntohl(0)=0
      ntohl(1342177280)= 80

4、將主機的unsigned short值轉換爲網絡字節順序(16位):原因同2:      

      u_short  htons(u_short hostshort);
      舉例:htonl(0)=0
      htonl(80)= 20480

 

5、將unsigned short數從網絡字節順序轉換位主機字節順序,是上面函數的逆函數。      

      u_short  ntohs(u_short netshort);
      舉例:ntohs(0)=0
      ntohsl(20480)= 80

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