Майкл Джонсон - Разработка приложений в среде Linux. Второе издание

Наиболее распространенной версией TCP/IP является версия 4 (IPv4). В данный момент для большинства операционных систем и продуктов сетевой инфраструктуры уже доступна версия 6 протокола TCP/IP (IPv6), однако IPv4 доминирует до сих пор. В данном разделе мы сосредоточимся на создании приложений для IPv4, но обратим внимание на отличия для приложений IPv6, а также для тех программ, которые должны поддерживать обе версии.

Сети TCP/IP, как правило, являются неоднородными; они включают в себя широкий ряд механизмов и архитектур. Одно из основных отличий между архитектурами связано со способом хранения чисел.

Машинные числа составляются из последовательности байтов. Например, целые числа в С обычно представляются 4 байтами (32 битами). Существует довольно много способов хранения этих четырех байтов в памяти компьютера. Архитектуры с обратным порядком байтовсохраняют старший (наиболее значимый) байт в наименьшем аппаратном адресе, остальные следуют в порядке от более значимого к менее значимому. Механизмы с прямым порядком байтовхранят многобайтовые значения в абсолютно противоположном порядке: наименее значимый байт отправляется в наименьший адрес памяти. В других механизмах байты сохраняются в различных порядках.

Так как многобайтовые значения являются частью протокола TCP/IP, то разработчики протоколов позаботились о едином стандарте способа передачи многобайтовых значений через сеть [126] Несмотря на то что это может показаться очевидным, некоторые протоколы позволяют отправителю использовать любой порядок байтов и в зависимости от получателя преобразовывать информацию в соответствующем порядке. Это приводит к увеличению производительности, если взаимодействуют подобные механизмы, за счет повышения сложности алгоритма. . TCP/IP требует использования обратного порядка байтов для передачи протокольной информации и рекомендует также применять его к данным приложений (хотя попытки зафиксировать формат потока данных приложений не предпринимались) [127] Все процессоры Intel и совместимые с Intel хранят данные с прямым порядком байтов, поэтому здесь получение права преобразования очень важно для корректной работы программ. . Упорядочение, которое применяется для многобайтовых значений, передаваемых через сеть, известно как сетевой порядок байтов.

Для преобразования порядка байтов хоста в сетевой порядок байтов используются четыре функции.

#include

unsigned int htonl(unsigned int hostlong);

unsigned short htons(unsigned short hostshort);

unsigned int ntohl(unsigned int netlong);

unsigned short ntohs(unsigned short netshort);

Несмотря на то что прототип каждой из этих функций принимает значение без знака, все они отлично работают и для значений со знаком.

Первые две функции htonl()и htons()преобразуют длинные и короткие числа соответственно из порядка байтов хоста в сетевой порядок байтов. Последние две ntohl()и ntohs()выполняют обратные преобразования длинных и коротких чисел (из сетевого порядка в порядок хоста).

Хотя мы использовали термин длинный в описаниях, на самом деле, это неправильно. Обе функции htonl()и ntohl()принимают 32-битные значения, а не те, которые относятся к типу long. В прототипах обеих функций предполагалось, что они обрабатывают значения int, поскольку все платформы Linux в настоящее время используют 32-битные целые числа.

Соединения IPv4 представляют собой кортеж из 4-х элементов ( локальный хост , локальный порт , удаленный хост , удаленный порт ). До установки соединения необходимо определить каждую его часть. Элементы локальный хост и удаленный хост являются IPv4-адресами. IPv4-адреса — это 32-битные (4-байтовые) числа, уникальные для всей установленной сети. Как правило, они записываются в виде aaa.bbb.ccc.ddd , где каждый элемент адреса является десятичным представлением одного из байтов адреса машины. Первое слева число в адресе соответствует самому значимому байту в адресе. Такой формат для IPv4-адресов известен как десятичное представление с разделителями-точками.

В связи с тем, что большинство компьютеров вынуждено поддерживать работу нескольких параллельных TCP/IP приложений, IP-номер не обеспечивает уникальную идентификацию для соединения на одной машине. Номера портов— это 16-битные числа, которые позволяют однозначно распознавать одну из сторон соединения на данном хосте. Объединение IPv4-адреса и номера порта обеспечивает идентификацию стороны соединения где-либо в пределах одной сети TCP/IP (например, Internet является единой TCP/IP сетью). Две конечные точки соединения образуют полное TCP-соединение, таким образом, две пары, состоящие из IP-номера и номера порта, однозначно определяют TCP/IP соединение в сети.