计算机网络(3) 字节顺序:网络字节序与IPv4

一.小端与大端

小端（Little endian）：低字节保存在内存低地址，高字节保存在内存高地址。

大端（Big endian）：低字节保存在内存高地址，高字节保存在内存低地址。

例如（1400（十进制））：内存地址 0x0000 0x0001

数据（小端) 0x78 0x05

数据（大端） 0x05 0x78

可以看出大端符合人类直觉，我们计算Hex时的表示方法其实是大端的表示。但是一般x86架构的计算机CPU使用的是小端。再举一个例子如下：

如果我们将0x1234abcd 写入到以 0x0000 开始的内存中，则Little endian 和 Big endian 模式的存放结果如下：

地址 0x0000 0x0001 0x0002 0x0003

big-endian 0x12 0x34 0xab 0xcd

little-endian 0xcd 0xab 0x34 0x12

二.网络字节序

因为处理器架构的不同CPU内部使用的字节序也不尽相同，例如x86使用小端字节序，ARM使用大端字节序。为了在网络服务中统一字节序，我们规定网络字节序为大端字节序（Big endian）。因而针对不同的处理器架构，可能在进行网络编程时需要进行网络字节序的转换。

在Linux下inet.h头文件提供了字节序转换相关的辅助函数如下：

cpp 复制代码

#include <arpa/inet.h>
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

h表示主机序  
n表示网络序
s表示short类型
l表示long类型

htonl表示将主机字节序转换为网络字节序（大端）且入参为uint32。使用转换函数必须特别小心，需要知道自己的平台架构信息，否则转换将导致错误。详细转换函数如下：

cpp 复制代码

uint32_t htonl(uint32_t hostint32);
功能：
  将 32 位主机字节序数据转换成网络字节序数据
参数：
  hostint32：需要转换的 32 位主机字节序数据，uint32_t 为 32 为无符号整型
返回值：
  成功：返回网络字节序的值

cpp 复制代码

uint16_t htons(uint16_t hostint16);
功能：
  将 16 位主机字节序数据转换成网络字节序数据
参数：
  hostint16：需要转换的 16 位主机字节序数据，uint16_t，unsigned short int
返回值：
  成功：返回网络字节序的值

cpp 复制代码

uint32_t ntohl(uint32_t netint32);
功能：
  将 32 位网络字节序数据转换成主机字节序数据
参数：
  netint32：待转换的 32 位网络字节序数据，uint32_t，unsigned int
返回值：
  成功：返回主机字节序的值

cpp 复制代码

uint16_t ntohs(uint16_t netint16);
功能：
  将 16 位网络字节序数据转换成主机字节序数据
参数：
  netint16：待转换的 16 位网络字节序数据，uint16_t，unsigned short int
返回值：
  成功：返回主机字节序的值

三.IPv4

IPv4地址用于在命名和识别一个网络设备，IPv4处于TCP/IP4层模型的网络层，它的长度为32Bits，也就是四字节。格式形如A.B.C.D。

子网掩码用于分辨两个不同的IP Addr是否处在同一子网段下，通过与子网掩码做与操作判断。如果与操作后得到的结果相同则在同一网段下。例如：192.168.1.111 192.168.1.104子网掩码为255.255.255.0（0xffffff00）与操作后结果都为192.168.1.0故这两个IPV4地址在同一网段下。

三.IPv4分配规则

目前广泛使用CIDR分配规则，可以指定掩码长度。