主机序和网络序

深碍√TFBOYSˉ_ 2022-11-25 13:08 168阅读 0赞

不同的CPU有不同的字节序类型 这些字节序是指整数在内存中保存的顺序 这个叫做主机序   
最常见的有两种：  
1． Little endian：将低序字节存储在起始地址   
2． Big endian：将高序字节存储在起始地址   
  
LE little-endian   
最符合人的思维的字节序   
地址低位存储值的低位   
地址高位存储值的高位   
怎么讲是最符合人的思维的字节序，是因为从人的第一观感来说   
低位值小，就应该放在内存地址小的地方，也即内存地址低位   
反之，高位值就应该放在内存地址大的地方，也即内存地址高位   
  
BE big-endian   
最直观的字节序   
地址低位存储值的高位   
地址高位存储值的低位   
为什么说直观，不要考虑对应关系   
只需要把内存地址从左到右按照由低到高的顺序写出   
把值按照通常的高位到低位的顺序写出   
两者对照，一个字节一个字节的填充进去

例子：在内存中双字0x01020304(DWORD)的存储方式   
  
内存地址   
4000 4001 4002 4003   
LE 04 03 02 01   
BE 01 02 03 04   
  
例子：如果我们将0x1234abcd写入到以0x0000开始的内存中，则结果为   
big-endian little-endian   
0x0000 0x12 0xcd   
0x0001 0x34 0xab   
0x0002 0xab 0x34   
0x0003 0xcd 0x12   
x86系列CPU都是little-endian的字节序.

网络字节顺序是TCP/IP中规定好的一种数据表示格式，它与具体的CPU类型、操作系统等无关，从而可以保证数据在不同主机之间传输时能够被正确解释。网络字节顺序采用big endian排序方式。   
  
为了进行转换 bsd socket提供了转换的函数 有下面四个   
htons 把unsigned short类型从主机序转换到网络序   
htonl 把unsigned long类型从主机序转换到网络序   
ntohs 把unsigned short类型从网络序转换到主机序   
ntohl 把unsigned long类型从网络序转换到主机序   
  
在使用little endian的系统中 这些函数会把字节序进行转换   
在使用big endian类型的系统中 这些函数会定义成空宏   
  
同样 在网络程序开发时 或是跨平台开发时 也应该注意保证只用一种字节序 不然两方的解释不一样就会产生bug.

注：   
1、网络与主机字节转换函数:htons ntohs htonl ntohl (s 就是short l是long h是host n是network)

2、不同的CPU上运行不同的操作系统，字节序也是不同的，参见下表。   
处理器 操作系统 字节排序   
Alpha 全部 Little endian   
HP-PA NT Little endian   
HP-PA UNIX Big endian   
Intelx86 全部 Little endian <-----x86系统是小端字节序系统   
Motorola680x() 全部 Big endian   
MIPS NT Little endian   
MIPS UNIX Big endian   
PowerPC NT Little endian   
PowerPC 非NT Big endian <-----PPC系统是大端字节序系统   
RS/6000 UNIX Big endian   
SPARC UNIX Big endian   
IXP1200 ARM核心 全部 Little endian

3.字节顺序是指占内存多于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序，通常有小端、大端两种字节顺序。小端字节序指低字节数据存放在内存低地址处，高字节数据存 放在内存高地址处；大端字节序是高字节数据存放在低地址处，低字节数据存放在高地址处。基于X86平台的PC机是小端字节序的，而有的嵌入式平台则是大端 字节序的。   
因而对int、uint16、uint32等多于1字节类型的数据，在这些嵌入式平台上应该变换其存储顺序。通常我们认为，在空中传输的字节的 顺序即网络字节序为标准顺序，考虑到与协议的一致以及与同类其它平台产品的互通，在程序中发数据包时，将主机字节序转换为网络字节序，收数据包处将网络字 节序转换为主机字节序。

[主机序和网络序][Link 1]

[CPU大小端][CPU]

## 一、在进行网络通信时是否需要进行字节序转换？  ##

相同字节序的平台在进行网络通信时可以不进行字节序转换，但是跨平台进行网络数据通信时必须进行字节序转换。

原因如下：网络协议规定接收到得第一个字节是高字节，存放到低地址，所以发送时会首先去低地址取数据的高字节。小端模式的多字节数据在存放时，低地址存放的是低字节，而被发送方网络协议函数发送时会首先去低地址取数据（想要取高字节，真正取得是低字节），接收方网络协议函数接收时会将接收到的第一个字节存放到低地址（想要接收高字节，真正接收的是低字节），所以最后双方都正确的收发了数据。而相同平台进行通信时，如果双方都进行转换最后虽然能够正确收发数据，但是所做的转换是没有意义的，造成资源的浪费。而不同平台进行通信时必须进行转换，不转换会造成错误的收发数据，字节序转换函数会根据当前平台的存储模式做出相应正确的转换，如果当前平台是大端，则直接返回不进行转换，如果当前平台是小端，会将接收到得网络字节序进行转换。

## 二、大端和小端 ##

"大端"和"小端"表示多字节值的哪一端存储在该值的起始地址处;小端存储在起始地址处,即是小端字节序;大端存储在起始地址处,即是大端字节序; 或者说: 1.小端法(Little-Endian)就是低位字节排放在内存的低地址端(即该值的起始地址),高位字节排放在内存的高地址端; 2.大端法(Big-Endian)就是高位字节排放在内存的低地址端(即该值的起始地址),低位字节排放在内存的高地址端; 举个简单的例子,对于整型数据0x12345678,它在大端法和小端法的系统中,各自的存放方式如下图1所示:

![aHR0cDovL2hpLmNzZG4ubmV0L2F0dGFjaG1lbnQvMjAxMTA5LzE4LzBfMTMxNjM0NjYzOHBzM3kuZ2lm][]

## 三、网络字节序 ##

网络上传输的数据都是字节流,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,它将这个字节作为高位字节还是低位字节处理,是一个比较有意义的问题; UDP/TCP/IP协议规定:把接收到的第一个字节当作高位字节看待,这就要求发送端发送的第一个字节是高位字节;而在发送端发送数据时,发送的第一个字节是该数值在内存中的起始地址处对应的那个字节,也就是说,该数值在内存中的起始地址处对应的那个字节就是要发送的第一个高位字节(即:高位字节存放在低地址处);由此可见,多字节数值在发送之前,在内存中因该是以大端法存放的; 所以说,网络字节序是大端字节序; 比如,我们经过网络发送整型数值0x12345678时,在80X86平台中,它是以小端发存放的,在发送之前需要使用系统提供的字节序转换函数htonl()将其转换成大端法存放的数值;如下图2所示:

![aHR0cDovL2hpLmNzZG4ubmV0L2F0dGFjaG1lbnQvMjAxMTA5LzE4LzBfMTMxNjM0NjY1NWZmbG4uZ2lm][]

[Link 1]: http://blog.csdn.net/byrsongqq/article/details/6567579
[CPU]: http://blog.csdn.net/nanjoh/article/details/54408049
[aHR0cDovL2hpLmNzZG4ubmV0L2F0dGFjaG1lbnQvMjAxMTA5LzE4LzBfMTMxNjM0NjYzOHBzM3kuZ2lm]: /images/20221124/d047d6e9d5fc4176b4ba83b8e44f1abe.png
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