地址族与网络字节序（大端序）

最新推荐文章于 2024-06-12 14:58:48 发布

原创最新推荐文章于 2024-06-12 14:58:48 发布 · 1.2k 阅读

1 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#网络协议 #tcp/ip

计算机网络专栏收录该内容

5 篇文章

订阅专栏

关于IP地址和端口号的区别，下面分别用一句话概括：

IP是 Internet Protocol（网络协议）的简写，是为收发网络数据 而 分配给计算机的值。

端口号 并非赋予计算机的值，而是为区分程序中创建的套接字 而 分配给套接字的序号。

一、网络地址

为了使计算机接入网络并收发数据，必须向其分配IP地址。 IP地址分为两种类型：

IPv4 (Internet Protocol version 6) 4个字节地址族

IPv6 (Internet Protocol version 6) 6个字节地址族

IPv4 与 IPv6的主要区别是表示IP地址所用的字节数不同。

IPv4标准的4字节IP地址分为网络地址和主机地址，分为 A ，B ,C , D, E 等类型。

网络地址(网络ID) 与 IP地址的作用：

IP是为了区分计算机，网络ID 是为了区分网络而设置的一部分IP地址。

假设向 WWW.WECHAT.COM 网站传输数据，该公司内部构建了局域网，把所有计算机连接起来。数据传输的流程如下：

首先向WECHAT.COM传输网络传输数据，浏览4字节IP地址的网络地址（网络ID），先把数据传到WECHAT.COM的网络。然后 WECHAT.COM网络接收到数据后，浏览传输数据的主机地址（主机ID）并将数据传给目标计算机。

向相应网络传输数据，实际上是向构成网络的路由器或交换机传递数据，由接收数据的路由器根据数据中的主机地址向目标主机传递数据。

二、网络地址分类与主机地址边界

通过 IP 地址的第一个字节即可判断网络地址占用的字节数，即可以判断是属于哪类网络。

A类地址的首字节范围： 0~127

B类地址的首字节范围：128~191

C类地址的首字节范围：192~223

另一种描述：

A类地址 第一个字节的最高位 是 0 开始

B类地址 第一个字节的最高位 是 10 开始

C类地址 第一个字节的最高位 是110 开始

A类地址：

可以容纳 16777214（256*256*256 -2 ）台主机（减2的原因是：全0的主机号字段表示该IP地址是"本主机"所连接到的单个网络地址；全1表示"所有的"，表示该网络上的所有主机）。 A类地址适用于有大量主机的大型网络。

B类地址：

一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，即第一段数字范围为128～191。每个B类地址可连接65534(256*256-2, 因为主机号的各个位不能同时为0,1)台主机，Internet有16383(2^14)个B类地址（128.0.0.0该网段已可以被指派）

C类地址：

C类地址适用于校园网和办公网络等小型网络，每个C类网络最多可以有254台计算机，这类地址是所有的地址类型中地址数最多的，但这类网络所允许连接的计算机是最少的。这类IP地址可分配给任何有需要的人。其中192.168.0.0~192.168.255.255为企业局域网专用地址段。

C类地址，最高的3位是110，随后的21位是网络地址，最后8位是本地地址。一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个，每个网络能容纳254个主机。

三、用于区分套接字的端口号

IP应用于区分计算机：拥有IP地址就能向目标计算机传输数据，但仅凭IP无法传输给最终的应用程序。

计算机的NIC(Network Interface Card,网络接口卡) 数据传输设备，通过NIC向计算机内部传输数据时会用到IP。 操作系统 负责把传递到内部的数据 通过端口号分配给套接字。

端口号是在同一个操作系统内为区分不同套接字而设置的，因此无法将1个端口号分配给不同的套接字。

端口号 由16位构成，可分配的端口号范围是： 0 — 65535

0 — 1023 是知名端口(Well-known PORT)，一般分配给特定应用程序，所以应当分配此范围之外的值。

四、网络字节序

CPU向内存保存数据的方式有2种，同时也意味着CPU解析数据的方式有2种：

大端序(Big Endian)：高位字节 存放到 低位地址

小端序(Little Endian)： 高位字节 存放到 高位地址

比如在0x20开始的地址中保存4字节int类型数 0x12345678 ，

大端序CPU保存方式如下图：

小端序CPU保存方式如下图：

目前主流的Intel系列和 AMD系列 CPU 都采用小端序方式保存数据。

在两个设备进行通信的时候，如果未考虑大端序和小端序的问题，会出现收发错乱的问题。

在通过网络传输数据时约定为统一方式，统一为大端序，这种约定称为 网络字节序。

即先把数据数组转化为大端序格式再进行网络传输。

五、字节序转换

在Linux系统中头文件 <arpa/inet.h> 中提供了相应的字节序转换函数，在windows操作系统中头文件 <winsock2.h> 中提供了相应的字节序转换函数，函数名称和形参都是相同的。

unsigned short htons(unsigned short);

unsigned short ntohs(unsigned short);



unsigned long htonl(unsigned long);

unsigned long ntohl(unsinged long);

其中：

htons 中的 h 代表主机(host)字节序,n代表网络(network) 字节序。

s代表short, l指的是long。htons是h、to、n、s 的组合，解释为“把short型数据从主机字节序转化为网络字节序”

ntohs 解释为“把short型数据从网络字节序转化为主机字节序”。