Boost Asio 访问 asio::ip::address 底层数据和字节顺序

Posted 2023-02-24

【中文标题】Boost Asio 访问 asio::ip::address 底层数据和字节顺序

【英文标题】：Boost Asio accessing asio::ip::address underlying data and byte ordering

【发布时间】：2020-04-10 01:12:25

【问题描述】：

我的目标是为所有 IP 地址 - 端口对创建一个唯一 ID。跨系统的 UID 必须相同（不同字节序系统没有冲突）。 IPV4 UID 大小为 6 字节，ipv6 为 18 字节。

uint8_t sourcePair[18];     /*ipv4=(4+2) bytes or ipv6=(16+2) bytes*/

我有两个函数将获取套接字的远程端点并获取所需的 UID。设计如下。

void CmdInterpreter::makeSourcePairV4(asio::ip::tcp::endpoint& remoteEp, unsigned short portNum, unsigned char(&binSourcePair)[18])

    auto addressClass = remoteEp.address().to_v4();
    auto ipBin = addressClass.to_uint();
    memcpy(&binSourcePair[0], &ipBin, 4);
    memcpy(&binSourcePair[4], &portNum, 2);


void CmdInterpreter::makeSourcePairV6(asio::ip::tcp::endpoint& remoteEp, unsigned short portNum, unsigned char(&binSourcePair)[18])

    auto addressClass = remoteEp.address().to_v6();
    auto ipBin = addressClass.to_bytes();
    memcpy(&binSourcePair[0], &ipBin[0], 16);
    memcpy(&binSourcePair[16], &portNum, 2);

这就是这些函数的调用方式

remoteEp = socketPtr->remote_endpoint();
if (remoteEp.address().is_v4())
    CmdInterpreter::makeSourcePairV4(remoteEp, remoteEp.port(), sourcePair);
else
    CmdInterpreter::makeSourcePairV6(remoteEp, remoteEp.port(), sourcePair);

这里的问题是访问 IPv6 底层数据的唯一方法是使用 to_byte() ，它将以网络字节顺序提供数据。另外，我正在做一个无符号短的内存复制，它的长度是多字节的。这行得通吗？这是一种安全的方式吗？他们有什么解决方法吗？

【问题讨论】：

唯一想到的问题是端口号是本机字节顺序的，并且您没有显示可能位于 IPv4 二进制缓冲区末尾的垃圾。

@ZuodianHu 感谢评论，有人说“memcpy() 不修改字节顺序”。如果这是真的，我只关心网络字节顺序中的 IPv6。 SourcePair 仅在 IPv4 的情况下使用 [0-5]（它是硬编码的）。

【参考方案1】：

void CmdInterpreter::makeSourcePairV4(asio::ip::tcp::endpoint& remoteEp, unsigned short portNum, uint8_t(&sourcePair)[18])

    auto addressClass = remoteEp.address().to_v4();
    auto ipBin = addressClass.to_bytes();
    memcpy(&sourcePair[0], &ipBin[0], 4);

    #ifdef BOOST_ENDIAN_LITTLE_BYTE
    byteSwap(portNum);
    #endif
    memcpy(&sourcePair[4], &portNum, 2);


void CmdInterpreter::makeSourcePairV6(asio::ip::tcp::endpoint& remoteEp, unsigned short portNum, uint8_t(&sourcePair)[18])

    auto addressClass = remoteEp.address().to_v6();
    auto ipBin = addressClass.to_bytes();
    memcpy(&sourcePair[0], &ipBin[0], 16);
    #ifdef BOOST_ENDIAN_LITTLE_BYTE
    byteSwap(portNum);
    #endif
    memcpy(&sourcePair[16], &portNum, 2);

对于 IPv4 和 IPv6 地址，使用 to_byte() 函数以大端格式获取远程端点地址。对于 little-endian 主机，端口号会产生字节顺序问题，可以通过交换字节来解决。要将其编码为 base 64，我使用了 cppcodec 库。

UID = cppcodec::base64_rfc4648::encode(sourcePair, 6);
UID = cppcodec::base64_rfc4648::encode(sourcePair, 18);

用来交换端口号的模板函数是：

template <typename T>
void byteSwap(T& portNumber)

    char* startIndex = static_cast<char*>((void*)&portNumber);
    char* endIndex = startIndex + sizeof(T);
    std::reverse(startIndex, endIndex);