2、Winsock的寻址方式和字节顺序

  本节讲述在Winsock中主机地址信息的表示方法， 以及相关的操作函数

  2.1 Winsock寻址

  因为Winsock要兼容多个协议，所以必须使用通用的寻址方式。 TCP/IP 使用IP地址和端口号来指定一个地址， 但是其他协议也许采用不同的形式。 如果Winsock强迫使用制定的寻址方式，添加其他协议就不大可能了。 Winsock的第一个版本使用sockaddr结构来解决此问题。

struct sockaddr{u_short sa_family;charsa_data[14];};

  在这个结构中，第一个成员sa_family 制定了这个地址使用的地址家族。 sa_data 成员存储的数据在不同的地址家族中的可能不同。 本书仅仅使用Internet地址家族（TCP/IP），Winsock已经定义了sockaddr结构的TCP/IP版本————sockaddr_in结构。 它们本质上是相同的结构，但是第2个更容易操作。

  在Winsock中，应用程序通过SOCKADDR_IN结构来制定IP地址和端口号，定义如下：

struct sockaddr_in{shortsin_family;// 地址家族（即制定地址格式），应为AF_INETu_shortsin_port;// 端口号structin_addr sin_addr;// IP地址charsin_zero[8];// 空字节，要设为0};

  （1） sin_family 域必须设为AF_INET， 它告诉Winsock程序使用的是IP地址家族

  （2） sin_port 域制定了TCP或UDP通信服务的端口号。应用程序在选择端口号时必须小心，因为有一些端口号是保留给公共服务使用的，如FTP和HTTP。 基本上，端口号可分成如下3个范围： 公共的、注册的、动态的（或私有的）。

          0~1023 由IANA 管理， 保留为公共的服务使用

         1024~49151 是普通用户注册的端口号， 由IANA列出

          49152~65535 是动态/或私有的端口号

    普通用户应用程序应该选择1024~49151之间的注册了的端口号，以避免使用了一个其他应用程序或者系统服务已经使用的端口号。 在49152~65535 之间的端口号也可以自由地使用，因为没有服务注册这些端口号。

   （3） sin_addr 域用来存储IP地址（32位）， 它被定义为一个联合来处理整个32位的值，两个16位部分或者两个字节单独分开。 描述32位IP地址的in_addr结构定义如下：

struct in_addr{union {struct {u_char s_b1, s_b2, s_b3, s_b4;// 以4个u_char来描述}S_un_b;struct {u_short s_w1, s_w2;// 以两个u_short来描述}S_un_w;u_long S_addr;// 以一个u_long来描述}S_un;};

    用字符串“aa.bb.cc.dd"表示IP地址时，字符串中由点分开的4个域是以字符串的形式对in_addr结构中的4个u_char值的描述。由于每个字节的数值范围是0~255，所以各域的值都不可超过255.

   （4） 最后一个域 sin_zero 没有使用， 是为了与SOCKADDR结构大小相同才设置的。

   应用程序可以使用inet_addr函数将一个由小数点分隔的十进制IP地址字符串转化成由32位二进制数表示的IP地址。inet_ntoa是inet_addr函数的逆函数， 它将一个网络字节顺序的32位IP地址转化成字符串

unsigned long inet_addr(const char* p);// 将一个"aa.bb.cc.dd"类型的IP地址字符串转化为32位的二进制数char* inet_ntoa(struct in_addr in);// 将32位的二进制数转化为字符串

  注意，inet_addr 返回的32位二进制数是用网络顺序存储的， 下一小节详细讲述字节顺序

  2.2 字节顺序

   字节顺序是长度跨越多个字节的数据被存储的顺序。 例如，一个32位的长整型0x12345678  跨越4个字节（每个字节8位）。 Intel x86机器使用了小尾顺序（little-endian）, 意思是最不重要的字节首先存储。 因此，数据0x12345678在内存中的存放顺序是0x78、0x56、0x34、0x12。大多数不使用小尾顺序的机器使用大尾顺序（big-endian），即最重要的字节首先存储。同样的值在内存中的存放顺序将是0x12、0x34、0x56、0x78。因为协议数据要在这个机器间传输， 所以就必须选定其中的一种方式做为标准。否则会引起混淆。

  TCP/IP同意规定使用大尾方式传输数据， 也称为网络字节顺序。 例如，端口号（它是一个16位的数字） 12345（0x3039）的存储顺序 是0x30、0x39。 32位的IP地址也是以这种方式存储的，IP地址的4部分存储在4个字节中，第一部分存储在第一个字节中。

  上述sockaddr和sockaddr_in结构中，除了sin_family成员（它不是协议的一部分）外，其他所有值必须以网络字节顺序存储。 Winsock提供了一些函数来处理本地机器的字节顺序和网络字节顺序的转换。

u_shorthtons(u_short hostshort);// 将u_short类型变量从主机字节顺序转化到TCP/IP网络字节顺序u_longhtonal(u_long hostlong);// 将u_long类型变量从主机字节顺序转化到TCP/IP网络字节顺序u_shortntohs(u_short netshort);// 将u_short类型变量从TCP/IP网络字节顺序转化到主机字节顺序u_longntohl(u_long netlong);// 将u_long类型变量从TCP/IP网络字节顺序转化到主机字节顺序

  这些API是品太无关的。 使用他们可以保证程序正确地运行在所有机器上。

  下面代码事例了如何初始化sockaddr_in结构。

sockaddr_in sockAddr;// 设置地址家族sockAddr.sin_family = AF_INET;// 转化端口好6789到网络字节顺序， 并安排它到正确的成员sockAddr.sin_port = htons((6789);// inet_addr函数转化一个"aa.bb.cc.dd"类型的IP地址字符串的长整形// 它是以网络字节顺序记录IP地址sockAddr.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("127.0.0.1");

  2.3 获取地址信息

   通常，主机上的借口被静态的制定一个IP地址，或者是由配置协议来分配，如动态主机配置协议（DHCP）。如果DHCP服务器不能到达，系统会使用Automatic Private IP Addressing(APIPA) 自动分配169.254.0.0/16 范围内的地址。

   1. 获取本机IP地址

   获取本机的IP地址比较简单，下面的GetAllIps 例子打印出了本机使用的所有IP（一个适配器一个IP地址）， 程序代码如下：

#pragma once#include "initsock.h"#include <iostream>CInitSock initSock;// 初始化Winsock库int main(){char szHost[256];memset(szHost, 0, sizeof(szHost));// 取得本地主机名称::gethostname(szHost, 256);// 通过主机名得到地址信息hostent* pHost = ::gethostbyname(szHost);// 打印出所有IP地址in_addr addr;for (int i = 0;; i++){char* p = pHost->h_addr_list[i];// p指向一个32位的IP地址if (p == NULL ){break;}memcpy(&addr.S_un.S_addr, p, pHost->h_length);char* szIp = ::inet_ntoa(addr);printf("本机IP地址：%s \n", szIp);}getchar();return 0;}

GetAllIps先调用了gethostname取得本地主机的名字， 然后通过主机名得到其地址的信息

  2 获取MAC地址

  有时为了检测网络， 或者为了一些其他特殊的目的，需要自己来直接操作原始数据贴， 这就需要获取字集和LAN中其他主机的MAC地址。

  获取本地机器的MAC地址很容易， 使用帮助函数GetAdaptersInfo即可。 此函数的作用是获取本地机器的适配器信息， 用法如下：

DWORD GetAdaptersInfo(PIP_ADAPTER_INFO pAdapterInfo,// 指向一个缓冲区， 用来取得IP_ADAPTER_INFO结构的列表PULONG pOutBufLen// 用来制定上面缓冲区的大小。 如果大小不够，此参数返回所需大小);// 函数调用成功返回WRROR_SUCCESS

IP_ADAPTER_INFO 结构包含了本地计算机上网络适配器的信息， 定义如下：

typedef struct _IP_ADAPTER_INFO {    struct _IP_ADAPTER_INFO* Next;<span style="white-space:pre"></span>// 指向适配器列表中的下一个适配器（计算机可能有多个适配器）    DWORD ComboIndex;<span style="white-space:pre"></span>// 保留字节    char AdapterName[MAX_ADAPTER_NAME_LENGTH + 4];<span style="white-space:pre"></span>// 适配器名称    char Description[MAX_ADAPTER_DESCRIPTION_LENGTH + 4];<span style="white-space:pre"></span>// 对适配器的描述    UINT AddressLength;<span style="white-space:pre"></span>// MAC地址的长度（应为6个字节）    BYTE Address[MAX_ADAPTER_ADDRESS_LENGTH];<span style="white-space:pre"></span>// MAC地址    DWORD Index;<span style="white-space:pre"></span>// 适配器索引    UINT Type;<span style="white-space:pre"></span>// 适配器类型，如MIB_IF_TYPE_ETHERNET等    UINT DhcpEnabled;<span style="white-space:pre"></span>// 指定此适配器是否有效了DHCP（动态主机配置）协议    PIP_ADDR_STRING CurrentIpAddress;<span style="white-space:pre"></span>// 保留字段    IP_ADDR_STRING IpAddressList;<span style="white-space:pre"></span>// 与此适配器相关的IP地址列表    IP_ADDR_STRING GatewayList;<span style="white-space:pre"></span>// 网关地址列表    IP_ADDR_STRING DhcpServer;<span style="white-space:pre"></span>// HDCP服务器    BOOL HaveWins;<span style="white-space:pre"></span>// 指定此适配器是否使用WINS    IP_ADDR_STRING PrimaryWinsServer;<span style="white-space:pre"></span>// WINS服务器的主IP地址    IP_ADDR_STRING SecondaryWinsServer;<span style="white-space:pre"></span>// WINS服务器的第二个IP地址    time_t LeaseObtained;<span style="white-space:pre"></span>// 获取当前DHCP租用的事件    time_t LeaseExpires;<span style="white-space:pre"></span>// 当前DHCP租用期满的时间} IP_ADAPTER_INFO, *PIP_ADAPTER_INFO;

  下面的例子LocalHostInfo打印出了本机的IP地址、网络（内部LAN）的子网掩码、网关的IP地址和本机的MAC地址。 之后还需要用到

// 注意之前需要加上#include <Iphlpapi.h>  以及 #pragma comment(lib,"Iplpapi.lib")// 全局数据u_charg_ucLocalMac[6];// 本地MAC地址DWORDg_dwGatewayIP;// 网关MAC地址DWORDg_dwLocalIP;// 本地IP地址DWORDg_dwMask;// 子网掩码BOOL GetGlobalData(){PIP_ADAPTER_INFOpAdapterInfo = NULL;ULONGulLen = 0;// 为适配器结构申请内存::GetAdaptersInfo(pAdapterInfo, &ulLen);pAdapterInfo = (PIP_ADAPTER_INFO)::GlobalAlloc(GPTR, ulLen);// 取得本地适配器结构信息if (::GetAdaptersInfo(pAdapterInfo,&ulLen) == ERROR_SUCCESS){if ( pAdapterInfo != NULL ){memcpy(g_ucLocalMac, pAdapterInfo->Address, 6);g_dwGatewayIP = ::inet_addr(pAdapterInfo->GatewayList.IpAddress.String);g_dwLocalIP = ::inet_addr(pAdapterInfo->IpAddressList.IpAddress.String);g_dwMask = ::inet_addr(pAdapterInfo->IpAddressList.IpMask.String);}}printf("\n----------------------本地主机信息-------------------------\n\n");in_addr in;in.S_un.S_addr = g_dwLocalIP;printf("IP Address:%s\n", ::inet_ntoa(in));in.S_un.S_addr = g_dwMask;printf("Subnet Mask:%s\n", ::inet_ntoa(in));in.S_un.S_addr = g_dwGatewayIP;printf("Default Gatway:%s\n", ::inet_ntoa(in));u_char* p = g_ucLocalMac;printf("MAC Address:%02X-%02X-%02X-%02X-%02X-%02X\n", p[0], p[1], p[2], p[3], p[4], p[5]);printf("\n\n");return TRUE;}

这里调用自定义函数GetGlobalData之后， 程序运行结果如图所示，  根据自己的机器而定