网络字节序和IP地址详解

一、网络字节序

1、大端模式和小端模式

  字节序是指多字节数据的存储顺序，在设计计算机系统的时候，有两种处理内存中数据的方法：大端格式、小端格式。

• 小端格式(Little-Endian)：将低位字节数据存储在低地址；
• 大端格式(Big-Endian)：将高位字节数据存储在低地址。
  
  
  

  举个简单的例子，对于整形 0x，它在大端格式和小端格式的系统中，分别如下图所示的方式存放：

2、判断大端模式和小端模式

【下面例子为确定主机的字节序】：

#include  
      int main(int argc, charchar *argv[]) { 
    unsigned int a = 0x; unsigned char *p = (unsigned char *)&a; // 取低地址上的数据 if(0x12 == *p){ 
    printf("Big-Endian\n"); }else if(0x78 == *p){ 
    printf("Little-Endian\n"); } return 0; } 

  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。主机字节序是小端，所以才需要进行字节序转换。

3、大端模式和小端模式相互转换

  使用移位运算：

uint32_t reversebytes_uint32t(uint32_t value){ 
    return (value & 0x000000FFU) << 24 | (value & 0x0000FF00U) << 8 | (value & 0x00FF0000U) >> 8 | (value & 0xFF000000U) >> 24; } 

上述代码中，将低8位（0~8位）左移24位，变成了高8位（24~32位），8~16位左移8位变成了 （16~24位）。将原高8位和高16位右移，变成了新的低8位和低16位。 

二、字节序转换函数

#include  
     // 将 32位主机字节序数据转换成网络字节序数据 //（h：host， n：net，l：long） uint32_t htonl(uint32_t hostint32); // 将 16 位主机字节序数据转换成网络字节序数据 uint16_t htons(uint16_t hostint16); // 将 32 位网络字节序数据转换成主机字节序数据 uint32_t ntohl(uint32_t netint32); // 将 16 位网络字节序数据转换成主机字节序数据 uint16_t ntohs(uint16_t netint16); 

三、IP地址详解

1、IP地址的概念

  IP地址分为网络IP和主机IP：

• A类地址第一字节为网络ID，后三个字节为主机ID，范围是1.0.0.0到126.255.255.255； 默认子网掩码：255.0.0.0；
• B类地址第一二字节为网络ID，后两个字节为主机ID，范围是128.0.0.0到191.255.255.255； 默认子网掩码：255.255.0.0；
• C类地址前三个字节为网络ID，最后一个字节为主机ID，范围是192.0.0.0到223.255.255.255；默认子网掩码：255.255.255.0；
• D类地址用于组播，前四位为1110，范围是224.0.0.0到239.255.255.255；
• E类地址用于研究，前五位为11110，范围是240.0.0.0到247.255.255.255。

2、IP地址的两种表示方法：整数和点分十进制

点分十进制->整数：点分十进制->十六进制->十进制（整数）。

整数->点分十进制：十进制（整数）->十六进制->每个字节转换为十进制（整数）。

3、判断IP地址是否合法

• IP的格式为：(1~255).(0~255).(0~255).(0~255)；
• 以小数点开头为非法IP，如：.x.x.x.或者.x.x.xx；
• 以小数点结尾为非法IP，如：x.x.x.x.；
• 输入带0开头为非法IP，如：0x.0xx.0x.00x。

四、IP地址转换

1、将点分十进制数串转换成 32 位无符号整数

#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。

#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; } 

2、将 32 位无符号整数转换成点分十进制数串

#include  
     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；
    • #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