大端模式與小端模式 網路位元組順序與主機位元組順序

2021-06-28 20:01:59 字數 4296 閱讀 6695

大端模式與小端模式

網路位元組順序

1、位元組內的位元位不受這種順序的影響

比如乙個位元組 1000 0000 (或表示為十六進製制 80h)不管是什麼順序其記憶體中的表示法都是這樣。

2、大於1個位元組的資料型別才有位元組順序問題

比如 byte a,這個變數只有乙個位元組的長度,所以根據上一條沒有位元組順序問題。所以位元組順序是「位元組之間的相對順序」的意思。

3、大於1個位元組的資料型別的位元組順序有兩種

比如 short b,這是乙個兩位元組的資料型別,這時就有位元組之間的相對順序問題了。

網路位元組順序是「所見即所得」的順序。而intel型別的cpu的位元組順序與此相反。

比如上面的 short b=0102h(十六進製制,每兩位表示乙個位元組的寬度)。所見到的是「0102」,按一般數學常識,數軸從左到右的方向增加,即記憶體位址從左到右增加的話,在記憶體中這個 short b的位元組順序是:

01 02

這就是網路位元組順序。所見到的順序和在記憶體中的順序是一致的!

而相反的位元組順序就不同了,其在記憶體中的順序為:02 01

假設通過抓包得到網路資料的兩個位元組流為:01 02

如果這表示兩個 byte型別的變數,那麼自然不需要考慮位元組順序的問題。

如果這表示乙個 short 變數,那麼就需要考慮位元組順序問題。根據網路位元組順序「所見即所得」的規則,這個變數的值就是:0102

假設本地主機是intel型別的,那麼要表示這個變數,有點麻煩:

定義變數 short x,

位元組流位址為:pt,按順序讀取記憶體是為

x=*((short*)pt);

那麼x的記憶體順序當然是 01 02

按非「所見即所得」的規則,這個記憶體順序和看到的一樣顯然是不對的,所以要把這兩個位元組的位置調換。

調換的方法可以自己定義,但用已經有的api還是更為方便。

網路位元組順序與主機位元組順序

nbo與hbo 網路位元組順序nbo(network byte order):按從高到低的順序儲存,在網路上使用統一的網路位元組順序,可以避免相容性問題。主機位元組順序(hbo,host byte order):不同的機器hbo不相同,與cpu設計有關計算機資料儲存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上資料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儲存資料的機器,在internet上傳輸資料時就需要進行轉換。

htonl()

簡述:將主機的無符號長整形數轉換成網路位元組順序。

#include

u_long pascal far htonl( u_long hostlong);

hostlong:主機位元組順序表達的32位數。

注釋:本函式將乙個32位數從主機位元組順序轉換成網路位元組順序。

返回值:

htonl()返回乙個網路位元組順序的值。

inet_ntoa()

簡述:將網路位址轉換成「.」點隔的字串格式。

#include

char far* pascal far inet_ntoa( struct in_addr in);

in:乙個表示internet主機位址的結構。

注釋:本函式將乙個用in引數所表示的internet位址結構轉換成以「.」 間隔的諸如「a.b.c.d」的字串形式。請注意inet_ntoa()返回的字串存放在windows套介面實現所分配的記憶體中。應用程式不應假設該記憶體是如何分配的。在同乙個執行緒的下乙個windows套介面呼叫前,資料將保證是有效。

返回值:

若無錯誤發生,inet_ntoa()返回乙個字元指標。否則的話,返回null。其中的資料應在下乙個windows套介面呼叫前複製出來。

網路中傳輸的資料有的和本地位元組儲存順序一致,而有的則截然不同,為了資料的一致性,就要把本地的資料轉換成網路上使用的格式,然後傳送出去,接收的時候也是一樣的,經過轉換然後才去使用這些資料,基本的庫函式中提供了這樣的可以進行位元組轉換的函式,如和htons( ) htonl( ) ntohs( ) ntohl( ),這裡n表示network,h表示host,htons( ) htonl( )用於本地位元組向網路位元組轉換的場合,s表示short,即對2位元組操作,l表示long即對4位元組操作。同樣ntohs( )ntohl( )用於網路位元組向本地格式轉換的場合。

不同的cpu有不同的位元組序型別 這些位元組序是指整數在記憶體中儲存的順序 這個叫做主機序 

最常見的有兩種:

1. little endian:將低序位元組儲存在起始位址 

2. big endian:將高序位元組儲存在起始位址 

le little-endian 

最符合人的思維的位元組序 

位址低位儲存值的低位 

位址高位儲存值的高位 

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,就應該放在記憶體位址小的地方,也即記憶體位址低位 

反之,高位值就應該放在記憶體位址大的地方,也即記憶體位址高位 

be big-endian 

最直觀的位元組序 

位址低位儲存值的高位 

位址高位儲存值的低位 

為什麼說直觀,不要考慮對應關係 

只需要把記憶體位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,乙個位元組乙個位元組的填充進去

例子:在記憶體中雙字0x01020304(dword)的儲存方式 

記憶體位址 

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開始的記憶體中,則結果為 

big-endian little-endian 

0x0000 0x12 0xcd 

0x0001 0x34 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中規定好的一種資料表示格式,它與具體的cpu型別、作業系統等無關,從而可以保證資料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提供了轉換的函式 有下面四個 

htons 把unsigned short型別從主機序轉換到網路序 

htonl 把unsigned long型別從主機序轉換到網路序 

ntohs 把unsigned short型別從網路序轉換到主機序 

ntohl 把unsigned long型別從網路序轉換到主機序 

在使用little endian的系統中 這些函式會把位元組序進行轉換 

在使用big endian型別的系統中 這些函式會定義成空巨集 

同樣 在網路程式開發時 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.

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

2、不同的cpu上執行不同的作業系統,位元組序也是不同的,參見下表。 

處理器 作業系統 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

3.位元組順序是指佔記憶體多於乙個位元組型別的資料在記憶體中的存放順序,通常有小端、大端兩種位元組順序。小端位元組序指低位元組資料存放在記憶體低位址處,高位元組資料存 放在記憶體高位址處;大端位元組序是高位元組資料存放在低位址處,低位元組資料存放在高位址處。基於x86平台的pc機是小端位元組序的,而有的嵌入式平台則是大端 位元組序的。 

因而對int、uint16、uint32等多於1位元組型別的資料,在這些嵌入式平台上應該變換其儲存順序。通常我們認為,在空中傳輸的位元組的 順序即網路位元組序為標準順序,考慮到與協議的一致以及與同類其它平台產品的互通,在程式中發資料報時,將主機位元組序轉換為網路位元組序,收資料報處將網路字 節序轉換為主機位元組序

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