htons()-Funktion in der Socket-Programmierung

Ich bin neu in der Socket-Programmierung und versuche, die Funktionsweise von zu verstehen htons(). Ich habe mir im Internet gerne ein paar Tutorials durchgelesen Dies und Dies eine zum Beispiel. Aber ich konnte nicht verstehen, was htons() tut genau. Ich habe folgenden Code ausprobiert:

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

int main( int argc, char *argv[] )
{
    int sockfd, newsockfd, portno, clilen;
    char buffer[256];
    struct sockaddr_in serv_addr, cli_addr;
    int  n;

    /* First call to socket() function */
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) 
    {
        perror("ERROR opening socket");
        exit(1);
    }
    /* Initialize socket structure */
    bzero((char *) &serv_addr, sizeof(serv_addr));
    portno = 5001;
    serv_addr.sin_family = AF_INET;
    serv_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    serv_addr.sin_port = htons(portno);

    /* Now bind the host address using bind() call.*/
    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &serv_addr,
                          sizeof(serv_addr)) < 0)
    {
         perror("ERROR on binding");
         exit(1);
    }

    /* Now start listening for the clients, here process will
    * go in sleep mode and will wait for the incoming connection
    */
    listen(sockfd,5);
    clilen = sizeof(cli_addr);

    /* Accept actual connection from the client */
    newsockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cli_addr, 
                                &clilen);
    if (newsockfd < 0) 
    {
        perror("ERROR on accept");
        exit(1);
    }
    /* If connection is established then start communicating */
    bzero(buffer,256);
    n = read( newsockfd,buffer,255 );
    if (n < 0)
    {
        perror("ERROR reading from socket");
        exit(1);
    }
    printf("Here is the message: %s\n",buffer);

    /* Write a response to the client */
    n = write(newsockfd,"I got your message",18);
    if (n < 0)
    {
        perror("ERROR writing to socket");
        exit(1);
    }
    return 0; 
}

Der Wert von sin_port wurde als angezeigt 35091 beim Debuggen und ich verstehe nicht wie portno gewechselt von 5001 zu 35091. Kann mir bitte jemand den Grund für diese Wertänderung erklären?

Es hat mit der Reihenfolge zu tun, in der Bytes im Speicher gespeichert werden. Die Dezimalzahl 5001 ist 0x1389 in hexadezimal, so sind die beteiligten Bytes 0x13 und 0x89. Viele Geräte speichern Nummern in Little-Endian Format, was bedeutet, dass das niedrigstwertige Byte zuerst kommt. In diesem speziellen Beispiel bedeutet dies also, dass die Nummer im Speicher ist 5001 wird gespeichert als

0x89 0x13

Das htons() Die Funktion stellt sicher, dass die Zahlen im Speicher in der Reihenfolge der Netzwerkbytes gespeichert werden, d. h. mit dem höchstwertigen Byte zuerst. Es tauscht daher die Bytes, aus denen die Zahl besteht, so dass die Bytes im Speicher in der Reihenfolge gespeichert werden

0x13 0x89

Auf einen Little-Endian Maschine, die Nummer mit den vertauschten Bytes ist 0x8913 in hexadezimal, das heißt 35091 in Dezimalschreibweise. Beachten Sie, dass, wenn Sie an a arbeiten Big-Endian Maschine, die htons() Die Funktion müsste keine Vertauschung durchführen, da die Nummer bereits richtig im Speicher gespeichert wäre.

Der zugrunde liegende Grund für all diese Auslagerungen hat mit den verwendeten Netzwerkprotokollen zu tun, die erfordern, dass die übertragenen Pakete die Netzwerk-Byte-Reihenfolge verwenden.

htons ist host-to-network short

Dies bedeutet, dass es mit kurzen 16-Bit-Ganzzahlen funktioniert. dh 2 Byte.

Diese Funktion vertauscht die Endianness eines Short.

Ihre Nummer beginnt mit:

0001 0011 1000 1001 = 5001

Wenn die Endianness geändert wird, werden die beiden Bytes vertauscht:

1000 1001 0001 0011 = 35091

das htons() Funktion konvertiert Werte zwischen Host- und Netzwerk-Byte-Reihenfolgen. Es gibt einen Unterschied zwischen Big-Endian und Little-Endian und Netzwerk-Byte-Reihenfolge abhängig von Ihrem Computer und dem verwendeten Netzwerkprotokoll.

Dies geschieht, um die Anordnung der Bytes, die im Netzwerk gesendet werden, beizubehalten (Endianness).

Abhängig von der Architektur Ihres Geräts können Daten im Speicher entweder im Big-Endian-Format oder im Little-Endian-Format angeordnet werden. In Netzwerken nennen wir die Darstellung der Byte-Reihenfolge Netzwerk-Byte-Reihenfolge und in unserem Host heißt sie Host-Byte-Reihenfolge. Die gesamte Netzwerk-Byte-Reihenfolge ist im Big-Endian-Format.

Wenn die Arbeitsspeicher-Computerarchitektur Ihres Hosts im Little-Endian-Format vorliegt, wird die htons() Funktion erforderlich, aber im Falle einer Speicherarchitektur im Big-Endian-Format ist dies nicht erforderlich.

Sie können die Endianness Ihres Computers auch programmgesteuert auf folgende Weise finden:

int x = 1;
if (*(char*)&x) {
    cout << "Little Endian\n";
} else {
    cout << "Big Endian\n";
}

Und dann entscheiden, ob zu verwenden htons() oder nicht. Aber um die obige Zeile zu vermeiden, schreiben wir immer htons() obwohl es keine Änderungen für die Speicherarchitektur auf Big-Endian-Basis vornimmt.

Um die Bedingungen klarzustellen, portno ist ein ganze Zahlund sockaddr ist ein Streaming-Container.

Wenn Sie Daten über das Netzwerk senden, fügen Sie sie durch einen Mechanismus namens in einen Stream ein Serialisierung. Im Zusammenhang mit Netzwerken ist die übliche Regel, Zahlen in Big-Endian-Byte-Reihenfolge anzugeben, dh höherwertige Ziffern eines ganzzahligen Typs kommen zuerst. Wenn das Speicherlayout Ihrer Prozessorarchitektur auch Big Endian ist, geht die Speicherdarstellung einer Ganzzahl einzeln an den Container, ansonsten muss die Byte-Reihenfolge angepasst werden. Und das ist was htons tut: Erstellen eines kurzen int-Werts sin_portso dass das Speicherlayout die Big-Endian-Darstellung der gemeinten Portnummer enthält.