pcap 中的 ntohs() 到底是做什么的？

Question

我从其中一个答案中阅读了文档：

ntohs 函数采用 TCP/IP 网络字节顺序的 16 位数字（AF_INET 或 AF_INET6 地址系列）并返回主机字节顺序的 16 位数字。

请举例说明，什么是网络字节序，什么是主机字节序。

Answer 1

数字 1000 在二进制中是 1111101000。

如果是 16 位二进制数，则为 0000001111101000。

如果它被分成两个 8 位字节，那就是两个字节，其值为 00000011 和 11101000。

这两个字节可以有两种不同的顺序：

• 在“big-endian”字节序中，包含高8位的字节在前，包含低8位的字节在后，因此第一个字节为00000011，第二个字节为11101000。
• 在“little-endian”字节顺序中，包含 lower 8 位的字节在前，包含 upper 8 位的字节在后，所以第一个字节为 11101000，第二个字节为 00000011。

在字节可寻址的机器中，硬件可以是“大端”或“小端”，这取决于哪个字节存储在内存中的较低地址。大多数个人电脑都是小端的。大型计算机有 big-endian 和 little-endian 两种风格，许多大型计算机（例如 IBM 大型机和中端计算机以及 SPARC 服务器）是 big-endian。

大多数网络都是位串行的，因此位一个接一个地传输。一个字节的位可能先传输最高有效位或最低有效位，但网络硬件将对处理器隐藏这些细节。但是，它们会按照它们在主机内存中的顺序传输 bytes，因此，如果 little-endian 机器正在向 big-endian 机器传输数据，那么 little-endian机器传输在接收大端机器上看起来会有所不同；这些差异不会被网络硬件隐藏。

因此，为了让 big-endian 和 little-endian 机器进行通信，在每个协议层，要么：

• 需要选择“标准”字节顺序，使用不同字节顺序的机器需要移动多字节数字的字节，以便它们不在机器的标准字节顺序中，然后再传输数据，移动它们，使它们在接收到数据后按照机器的标准字节顺序排列；
• 两台机器需要为会话协商特定的字节顺序（例如，对于 X11 网络窗口协议，从客户端到服务器的初始消息指定使用的字节顺序）；
• 协议消息需要指定使用的字节顺序（例如，DCE RPC 就是这样做的；这是用于“Microsoft RPC”的协议）；
• 接收机器需要以某种方式正确猜测字节顺序（我不知道任何当前使用的协议在哪里完成，但旧的 BSD“谈话”协议没有使用上面使用的任何技术，并且Sun386i 上的实现必须使用它来处理大端 Motorola 68K 机器和小端 Intel x86 机器）。

各种互联网协议使用第一种策略，指定大端为字节序；它在各种 RFC 中被称为“网络字节顺序”。 （微软的 SMB 文件访问协议也使用第一种策略，但是指定了 little-endian。）

所以“网络字节顺序”是大端的。 “主机字节顺序”是您正在使用的机器的字节顺序；它可能是 big-endian，在这种情况下，ntohs() 只返回您给它的值，或者它可能是 little-endian，在这种情况下，ntohs() 交换您给它的值的两个字节并返回该值。例如，在大端机器上，ntohs(1000) 将返回 1000，而在小端机器上，ntohs(1000) 将交换高位和低位字节，给出二进制 1110100000000011 或十进制 59395。