adb-nbo

실습을 통해 network byte order, host byte order에 대한 변환이 왜 필요한지 이해한다.
과제 출처: https://gitlab.com/gilgil/sns/-/wikis/byte-order/report-add-nbo

Byte Order

컴퓨터는 데이터를 메모리에 저장할 때 바이트 단위로 나눠서 저장한다. 연속되는 바이트를 순서대로 저장해야 하는데, 이를 바이트 저장 순서(byte order)라 한다. 바이트가 저장되는 순서에 따라 Big-Endian과 Little-Endian의 두 가지 방식으로 나눌 수 있다.

💡 엔디안(Endian): 컴퓨터 메모리와 같은 1차원 공간에서 여러 개의 연속된 대상을 배열하는 방법

Big Endian (빅엔디안)

• 낮은 주소에 데이터의 높은 바이트부터 저장하는 방식이다.
• 평소 숫자를 사용하는 선형 방식과 같은 방식이며, 메모리에 저장된 순서 그대로 읽을 수 있어 이해하기가 쉽다.
• 네트워크 바이트와 호스트 바이트 오더 모두 정방향이다.
• ex) arm 일부
  
  

Little Endian (리틀엔디안)

• 낮은 주소에 데이터의 낮은 바이트부터 저장하는 방식이다.
• 평소 숫자를 사용하는 선형 방식과는 반대로 읽어야 한다.
• 네트워크 바이트는 정방향, 호스트 바이트 오더는 역방향이다.
• ex) intel
  
  

NBO(Network Byte Order)

Network Level에서 바이트를 표현하는 방법으로, 기본적으로 Big Endian 방식을 사용하고 있으며 Little Endian을 사용하는 시스템에서 네트워크 통신을 이용하려면 Big Endian으로 변환하는 과정을 거쳐야 한다.

HBO(Host Byte Order)

Host Level에서 바이트를 표현하는 방법으로, CPU에 따라 Big Endian과 Little Endian으로 나뉜다.

HBO에서 NBO로 변환하는 방법

C언어에서는 #include <netinet/in.h> 헤더를 이용하여 쉽게 변환할 수 있다.

해당 헤더를 이용한다면 컴파일러가 해당 CPU가 Little Endian인지, Big Endian인지 알아서 판단하고, 내부적으로 적절하게 동작할 수 있게 처리하는 메서드를 제공한다.

Conversion	C Function	Size
NBO to HBO	uint16_t ntohs(uint16_t netshort);	2 Byte
HBO to NBO	uint16_t htons(uint16_t hostshort);	2 Byte
NBO to HBO	uint32_t ntohl(uint32_t netlong);	4 Byte
HBO to NBO	uint32_t htonl(uint32_t hostlong);	4 Byte

실습 1) 16bit ntohs 구현

네트워크 버퍼로 들어온 데이터가 시스템 내의 메모리에 저장될 때 리틀엔디안 방식에 의해 0x3412로 저장된다. 이를 빅엔디안으로 변환하는 과정이 필요하다.

uint16_t my_ntohs(uint16_t n) {
		int n1 = n & 0xFF00; // 0x3400
		int n2 = n & 0x00FF; // 0x0012
		
		n1 >>= 8; // 0x0034
		n2 <<= 8; // 0x1200
		
		return n1 | n2; // 0x1234
}

void  write_0x1234() {
		uint8_t network_buffer[] = { 0x12, 0x34 };
		uint16_t* p = reinterpret_cast<uint16_t*>(network_buffer);
		uint16_t n = my_ntohs(*p); // TODO
		printf("16 bit number=0x%x\n", n);
}

int main() {
		write_0x1234();
}

16 bit number=0x1234

실습 2) 32bit nthol 구현

네트워크 버퍼로 들어온 데이터가 시스템 내의 메모리에 저장될 때 리틀엔디안 방식에 의해 0x78563412로 저장된다. 이를 빅엔디안으로 변환하는 과정이 필요하다.

uint32_t my_ntohl(uint32_t n){
		int n1 = n & 0xFF000000; // 0x78000000
    int n2 = n & 0x00FF0000; // 0x00560000
		int n3 = n & 0x0000FF00; // 0x00003400
		int n4 = n & 0x000000FF; // 0x00000012

		n1 >>= 24; // 0x00000078
		n2 >>= 8; // 0x00005600
    n3 <<= 8; // 0x00340000
    n4 <<= 24; // 0x12000000
		
		return n1 | n2 | n3 | n4; // 0x12345678
}

void  write_0x12345678() {
	uint8_t network_buffer[] = { 0x12, 0x34, 0x56, 0x78 };
	uint32_t* p = reinterpret_cast<uint32_t*>(network_buffer);
	uint32_t n = my_ntohl(*p); // TODO
	printf("32 bit number=0x%x\n", n);
}

int main() {
    write_0x12345678();
}

32 bit number=0x12345678

Reference

• https://www.tcpschool.com/c/c_refer_endian
• https://gitlab.com/gilgil/sns/-/wikis/byte-order/byte-order
• https://wonit.tistory.com/544