为什么在创建数据包套接字时使用 htons() 来指定协议？答案

【问题标题】：Why use htons() to specify protocol when creating packet socket?为什么在创建数据包套接字时使用 htons() 来指定协议？
【发布时间】：2016-08-12 19:42:40
【问题描述】：

要创建packet socket，使用socket() 函数调用（套接字类型和协议可能不同）：

socket(AF_PACKET, SOCK_RAW, htons(ETH_P_ALL))

要创建stream socket，使用以下调用：

socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP)

我的问题是为什么在创建packet socket 时使用htons() 来指定协议，而不是在创建AF_INET or AF_INET6 系列的套接字时？为什么不使用

socket(AF_INET, SOCK_XXX, htons(IPPROTO_XXX))

在创建packet socket 时创建一个STREAM 或DATAGRAM 套接字，反之亦然。在对 socket() 函数的两个调用中使用的协议有什么不同，因为这两个调用都用于创建套接字，一个用于数据包套接字，另一个用于 TCP 级别的套接字？

【问题讨论】：

标签： sockets

【解决方案1】：

首先，与传递给内核的大多数其他网络参数（IP 地址、端口等）一样，这些参数以它们的“在线”格式传递，因此底层软件不需要操纵它们在比较/复制/传输/等之前。（为了比较，考虑AF_PACKET 和SOCK_RAW 是内核本身的参数——因此“本机格式”是合适的——而ETH_P_xxx 值通常用于“与传入数据包进行比较”；它就是这样发生的ETH_P_ALL 是一个特殊的信号值，表示“捕获一切”。）

其次，协议的解释可能因地址族而异。不同的地址族可以选择以任何对它有意义的形式来解释协议。恰好以太网和 IP 一直使用大端序（并且非常重要/无处不在，以至于大端序被称为网络顺序）。

第三，AF_INET 世界中的协议号（即 Internet 协议）只占用一个字节，因此指定字节顺序没有意义。

【讨论】：

for Ethernet 和 IP 报头的在线格式称为网络字节顺序（正如我在第二段中解释的那样）。您可以“在线”下订单。
对于第 1 段，考虑到 ETH_P_XXX 值是用于“与传入数据包比较”，那么为什么 IPPROTO_XXX 值没有转换为网络字节顺序。我知道第 2 段给出了上述问题的原因，即不同的协议族可以选择以对其有意义的形式来解释协议。那么这是否意味着这是函数开发者的决定，因为他可以选择在函数内部转换协议？对于第三段，协议号作为 int 传递，因此字节排序确实有意义。如果我错了，请纠正。
这样想：如果您在 little-endian 机器上比较两个 16 位值。进行比较的方法有两种：(a) 按照它们在内存中出现的顺序逐字节比较，(b) 将 16 位单元加载到寄存器中，然后进行比较。另一方面，对于单字节值，这两种方式都相当于同一件事。
我的意思是 08 00 00 00 被传递给 ntohs(0x800) 并注意该字节流在任一大端序中是 not 0x800（它将是 0x08000000 ) 或 little-endian (它只是 0x00000008)。相反，它是一个大端 short 转换为一个小端 int。当转换回短时，尽管它将保留其大端短值。同样具有单字节 IPPROTO_xx 值。它将被放入 32 位 int 的最低位字节，但当转换回 char 时，它会保留相同的值：因此单个字节不需要字节交换。
使用大端值的实际原因[我认为]主要是为了保持一致性和传统的延续。套接字 API 最初是在大端机器上创建/使用的。当它被移植到 little-endian 时，必须做出选择：(a) 确保堆栈的所有部分都知道各种寻址值（以太网类型、IP 地址、端口）的结构并以本机格式传递它们，或者(b) 将正确排序字节的要求留给用户空间，允许内核的大部分部分将地址结构视为不透明的 blob。