TCPIP网络编程ch03--地址族与数据序列

分配给套接字的IP地址和端口

IP：Internet Protocol（网络协议），为了收发数据而分配给计算机的值

IP地址也叫网络地址，分为两类：IPv4（4字节）和IPv6（16字节）

IPv4地址分为A、B、C、D类，前面固定的是网络地址，后面可变的是主机地址，数据会先传到网络里，网络（交换机、路由器）接收到数据会根据主机地址传给指定计算机

端口号是为了区分程序中创建的套接字而分配给套接字的序号

端口号用于区分应用程序，是在同一操作系统内为区分不同套接字而设置的，一个端口号只能有一个套接字，TCP套接字和UDP套接字不会共用端口号

端口号由16位组成，范围是0-65535，其中0-1023是分配给特定程序的

地址信息的表示

IP地址和端口号在应用程序中以结构体的形式给出定义

Linux 套接字地址结构体：

typedef uint32_t in_addr_t;
struct in_addr
  {
    in_addr_t s_addr;
  };

struct sockaddr_in
  {
    __SOCKADDR_COMMON (sin_);	/*协议族 sin_family Address Family */
    in_port_t sin_port;			/*16位端口号   Port number.  */
    struct in_addr sin_addr;	/*32位IP地址 Internet address.  */
	// 下面这个不使用
    /* Pad to size of `struct sockaddr'.  */
    unsigned char sin_zero[sizeof (struct sockaddr)
			   - __SOCKADDR_COMMON_SIZE
			   - sizeof (in_port_t)
			   - sizeof (struct in_addr)];
  };

• sin_family：保存协议族，常见有AF_INET，AF_INET6，AF_LOCAL（UNIX协议地址族）
• sin_port：端口号，以网络字节序保存
• sin_addr：IP地址，以网络字节序保存，当作32位整数就行
• sin_zero：无特殊含义，为了让sockaddr_in和sockaddr结构体大小相同而插入的成员

绑定地址的时候使用bind函数：

sockaddr_in serv_addr;
...
if(bind(serv_sock,(const sockaddr *)&serv_addr,sizeof(serv_addr)) == -1){   

这里的第二个参数需要的是sockaddr的值，sockaddr结构体如下：

struct sockaddr
  {
    __SOCKADDR_COMMON (sa_);	/* Common data: address family and length.  */
    char sa_data[14];		/* Address data.  */
  };

因为直接向sockaddr填入有些麻烦，所以通过sockaddr_in来进行转换

网络字节序与地址转换

数据在内存中有两种保存/解析方式：

• 大端序：高位字节存放到低位
• 小端序：高位字节存放到高位

Intel和amd系列CPU以小端序方式保存数据

因为有两种解析方式，所以网络传输约定统一使用网络字节序--大端序，小端序系统传输数据时应将数据转化位大端序排序方式

字节序转换函数：htons，ntohs，htonl，ntohl，函数名是h，n，to，l，s字符的组合：

• h表示主机字节序
• n表示网络字节序
• s指的是short类型（2字节，用于端口号转换）
• l指的是long类型（4字节，用于IP地址转换）

例如：htons：把short类型数据从主机字节序转化为网络字节序

数据收发过程中两种字节序会自动进行转换，只有填充sockaddr_in结构体的时候需要手动转换一下

网络地址的初始化和分配

将字符串信息转换成网络字节序的整数型，sockaddr_in里保存地址信息的成员是32位整数型，有个函数可以帮助进行转换：

in_addr_t inet_addr (const char *__cp);
int inet_aton (const char *__cp, struct in_addr *__inp);	//成功返回1 失败返回0
char *inet_ntoa (struct in_addr __in);

其中inet_addr仅仅是转换字节序，inet_aton功能相同，不过可以直接把返回值返回到in_addr结构体里（参数里返回），inet_ntoa和inet_aton功能相反，将网络字节序地址转换成字符串形式

套接字常见的网络地址初始化方法：

struct sockaddr_in addr = {0};
char* serv_ip = "123.112.34.1";
char* serv_port = "1080";
addr.sin_family = AF_INET;		// 指定IPv4
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(serv_ip);	// 基于字符串的IP地址初始化，也可以使用INADDR_ANY表示全部IP地址
addr.sin_port = htons(aoti(serv_port));		// 基于字符串的port初始化

基于Windows的实现

Windows的htons和htonl的用法与Linux一样

Windows中转换IP字节序只有inet_addr和inet_ntoa，用法与Linux一样

向套接字分配网络地址的过程和Linux相同，bind函数用法是一样的

在Winsock2中新增了两个转换函数：WSAStringToAddress和WSAAddressToString

功能上与inet_ntoa和inet_addr完全相同，但支持多种协议，IPv4和IPv6都适用

使用和Linux相同的一组函数处理网络地址更方便在Windows和Linux上移植