php主機位元組序和網路位元組序,網路位元組序和主機位元組序詳解!!!

本文目錄一覽：

• 1、網路位元組順序和機器順序什麼區別
• 2、詳細講解一下何為網路位元組序以及何為主機位元組序
• 3、什麼是網路位元組序,主機位元組序??

網路位元組順序和機器順序什麼區別

存在兩種位元組順序：NBO與HBO

網路位元組順序NBO（Network Byte Order）：

按從高到低的順序存儲，在網路上使用統一的網路位元組順序，可以避免兼容性問題。

主機位元組順序（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位元組優先順序：高位位元組優先和低位位元組優先。Internet上數據以高位位元組優先順序在網路上傳輸，所以對於在內部是以低位位元組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 位元組的協議地址 */ };

sa_family一般為AF_INET；sa_data則包含該socket的IP地址和埠號。

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; /* 埠號 */

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 */

};

這個結構使用更為方便。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()函數將其置為零。指向sockaddr_in 的指針和指向sockaddr的指針可以相互轉換，這意味著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的指針轉換為指向sockaddr的指針；或者相反。sin_family通常被賦AF_INET；sin_port和 sin_addr應該轉換成為網路位元組優先順序；而sin_addr則不需要轉換。

我們下面討論幾個位元組順序轉換函數：

htons()–“Host to Network Short” ; htonl()–“Host to Network Long”

ntohs()–“Network to Host Short” ; ntohl()–“Network to Host Long”

在這裡， 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函數原型為：

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與你本機上的一個埠相關聯（往往當你在設計伺服器端程序時需要調用該函數。隨後你就可以在該埠監聽服務請求;而客戶端一般無須調用該函數）。 Bind函數原型為：

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地址及埠號等信息的sockaddr類型的指針;addrlen常被設置為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埠號：

my_addr.sin_port = 0; /* 系統隨機選擇一個未被使用的埠號 */

my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* 填入本機IP地址 */

通過將my_addr.sin_port置為0，函數會自動為你選擇一個未佔用的埠來使用。同樣，通過將 my_addr.sin_addr.s_addr置為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置為相應的錯誤號。另外要注意的是，當調用函數時，一般不要將埠號置為小於1024的值，因為1~1024是保留埠號，你可以使用大於1024中任何一個沒有被佔用的埠號。

Connect()函數用來與遠端伺服器建立一個TCP連接，其函數原型為：

int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);

Sockfd是目的伺服器的sockt描述符；serv_addr是包含目的機IP地址和埠號的指針。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()，因為這種情況下只需知道目的機器的IP地址，而客戶通過哪個埠與伺服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埠供客戶端來使用。

Listen()——監聽是否有服務請求

在伺服器端程序中，當socket與某一埠捆綁以後，就需要監聽該埠，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，大多數系統預設值為20。當listen遇到錯誤時返回-1，errno被置為相應的錯誤碼。

故伺服器端程序通常按下列順序進行函數調用：

socket(); bind(); listen(); /* accept() goes here */

accept()——連接埠的服務請求。

當某個客戶端試圖與伺服器監聽的埠連接時，該連接請求將排隊等待伺服器accept()它。通過調用accept()函數為其建立一個連接，accept()函數將返回一個新的socket描述符，來供這個新連接來使用。而伺服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變數的指針，該變數用來存放提出連接請求服務的主機的信息（某台主機從某個埠發出該請求）；addrten通常為一個指向值為sizeof(struct sockaddr_in)的整型指針變數。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()函數原型為：

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是以位元組為單位的數據的長度。flags一般情況下置為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位元組數，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()函數原型為：

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也被置為0。Recv()返回實際上接收的位元組數，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()函數原型為：

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地址和埠號信息，而tolen常常被賦值為sizeof (struct sockaddr)。Sendto 函數也返回實際發送的數據位元組長度或在出現發送錯誤時返回-1。

Recvfrom()函數原型為：

int recvfrom(int sockfd,void *buf,int len,unsigned int flags,struct sockaddr *from,int *fromlen);

from是一個struct sockaddr類型的變數，該變數保存源機的IP地址及埠號。fromlen常置為sizeof (struct sockaddr)。當recvfrom()返回時，fromlen包含實際存入from中的數據位元組數。Recvfrom()函數返回接收到的位元組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，內核會自動為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可以設為下列值：

·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，均為允許則調用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，所以為了讀寫記憶方便，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，函數原型為：

struct hostent *gethostbyname(const char *name);

函數返回一種名為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環境下為AF-INET */

int h_length; /*地址的位元組長度 */

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值轉換為網路位元組順序(32位)：為什麼要這樣做呢？因為不同的計算機使用不同的位元組順序存儲數據。因此任何從Winsock函數對IP地址和埠號的引用和傳給Winsock函數的IP地址和埠號均時按照網路順序組織的。

60;60;60;60;60; u_long60; htonl(u_long hostlong);

60;60;60;60;60; 舉例：htonl(0)=0

60;60;60;60;60; htonl(80)= 1342177280

3、將unsigned long數從網路位元組順序轉換位主機位元組順序，是上面函數的逆函數。60;60;60;60;60;60; u_long60; ntohl(u_long netlong);

60;60;60;60;60; 舉例：ntohl(0)=0

60;60;60;60;60; ntohl(1342177280)= 80

1342177280 = 80*256*256*256

4、將主機的unsigned short值轉換為網路位元組順序(16位)：原因同2：60;60;60;60;60;60; u_short60; htons(u_short hostshort);

60;60;60;60;60; 舉例：htonl(0)=0

60;60;60;60;60; htonl(80)= 20480

5、將unsigned short數從網路位元組順序轉換位主機位元組順序，是上面函數的逆函數。60;60;60;60;60;60; u_short60; ntohs(u_short netshort);

60;60;60;60;60; 舉例：ntohs(0)=0

60;60;60;60;60; ntohsl(20480)= 80

20480 = 8-*256 （大小端地址轉換）

****

不同的CPU有不同的位元組序類型 這些位元組序是指整數在內存中保存的順序 這個叫做主機序

最常見的有兩種

1． Little endian：將低序位元組存儲在起始地址

2． Big endian：將高序位元組存儲在起始地址

LE little-endian

最符合人的思維的位元組序

地址低位存儲值的低位

地址高位存儲值的高位

怎麼講是最符合人的思維的位元組序，是因為從人的第一觀感來說

低位值小，就應該放在內存地址小的地方，也即內存地址低位

反之，高位值就應該放在內存地址大的地方，也即內存地址高位

BE big-endian

最直觀的位元組序

地址低位存儲值的高位

地址高位存儲值的低位

為什麼說直觀，不要考慮對應關係

只需要把內存地址從左到右按照由低到高的順序寫出

把值按照通常的高位到低位的順序寫出

兩者對照，一個位元組一個位元組的填充進去

詳細講解一下何為網路位元組序以及何為主機位元組序

1． Little endian：將低序位元組存儲在起始地址

2． Big endian：將高序位元組存儲在起始地址

LE little-endian

最符合人的思維的位元組序

地址低位存儲值的低位

地址高位存儲值的高位

怎麼講是最符合人的思維的位元組序，是因為從人的第一觀感來說

低位值小，就應該放在內存地址小的地方，也即內存地址低位

反之，高位值就應該放在內存地址大的地方，也即內存地址高位

什麼是網路位元組序,主機位元組序??

網路位元組序與主機位元組序

不同的CPU有不同的位元組序類型 這些位元組序是指整數在內存中保存的順序 這個叫做主機序

最常見的有兩種

1． Little endian：將低序位元組存儲在起始地址

2． Big endian：將高序位元組存儲在起始地址

LE little-endian

最符合人的思維的位元組序

地址低位存儲值的低位

地址高位存儲值的高位

怎麼講是最符合人的思維的位元組序，是因為從人的第一觀感來說

低位值小，就應該放在內存地址小的地方，也即內存地址低位

反之，高位值就應該放在內存地址大的地方，也即內存地址高位

BE big-endian

最直觀的位元組序

地址低位存儲值的高位

地址高位存儲值的低位

為什麼說直觀，不要考慮對應關係

只需要把內存地址從左到右按照由低到高的順序寫出

把值按照通常的高位到低位的順序寫出

兩者對照，一個位元組一個位元組的填充進去

例子：在內存中雙字0x01020304(DWORD)的存儲方式

內存地址

4000 4001 4002 4003

LE 04 03 02 01

BE 01 02 03 04

例子：如果我們將0x1234abcd寫入到以0x0000開始的內存中，則結果為

big-endian little-endian

0x0000 0x12 0xcd

0x0001 0x23 0xab

0x0002 0xab 0x34

0x0003 0xcd 0x12

x86系列CPU都是little-endian的位元組序.

網路位元組順序是TCP/IP中規定好的一種數據表示格式，它與具體的CPU類型、操作系統等無關，從而可以保證數據在不同主機之間傳輸時能夠被正確解釋。網路位元組順序採用big endian排序方式。

為了進行轉換 bsd socket提供了轉換的函數 有下面四個

htons 把unsigned short類型從主機序轉換到網路序

htonl 把unsigned long類型從主機序轉換到網路序

ntohs 把unsigned short類型從網路序轉換到主機序

ntohl 把unsigned long類型從網路序轉換到主機序

在使用little endian的系統中 這些函數會把位元組序進行轉換

在使用big endian類型的系統中 這些函數會定義成空宏

同樣 在網路程序開發時 或是跨平台開發時 也應該注意保證只用一種位元組序 不然兩方的解釋不一樣就會產生bug.

註：

1、網路與主機位元組轉換函數:htons ntohs htonl ntohl (s 就是short l是long h是host n是network)

2、不同的CPU上運行不同的操作系統，位元組序也是不同的，參見下表。

處理器 操作系統 位元組排序

Alpha 全部 Little endian

HP-PA NT Little endian

HP-PA UNIX Big endian

Intelx86 全部 Little endian —–x86系統是小端位元組序系統

Motorola680x() 全部 Big endian

MIPS NT Little endian

MIPS UNIX Big endian

PowerPC NT Little endian

PowerPC 非NT Big endian —–PPC系統是大端位元組序系統

RS/6000 UNIX Big endian

SPARC UNIX Big endian

IXP1200 ARM核心 全部 Little endian