Quelltext der Seite XDR (External Data Representation)

= XDR (External Data Representation) =

'''XDR''' steht für '''External Data Representation''' und bezeichnet ein standardisiertes Datenformat, das entwickelt wurde, um Daten zwischen verschiedenen Computersystemen '''plattform- und architekturunabhängig''' auszutauschen.  
Es wurde ursprünglich von '''Sun Microsystems''' für das '''ONC-RPC-System''' (Open Network Computing Remote Procedure Call) entwickelt und in [[RFC 4506]] spezifiziert.

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== Zweck ==
Unterschiedliche Rechnerarchitekturen speichern Daten in verschiedenen binären Formaten:  
* verschiedene Endianness (Big-Endian / Little-Endian)  
* unterschiedliche Größen für Datentypen  
* abweichende Ausrichtung im Speicher (Alignment)

Das Ziel von XDR ist es, diese Unterschiede zu abstrahieren, indem es ein **einheitliches, portables Binärformat** für den Datenaustausch definiert.  

<pre>
Lokale Daten → XDR-Kodierung → Übertragung → XDR-Dekodierung → Lokale Daten
</pre>

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== Verwendung ==
XDR wird in der Praxis hauptsächlich zusammen mit:
* [[rpcgen (C-Werkzeug)]],
* [[Remote Procedure Call (RPC)]],
* und Netzwerkprotokollen wie NFS (Network File System)

eingesetzt, um sicherzustellen, dass Daten korrekt zwischen verschiedenen Plattformen übertragen werden.

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== Grundprinzip ==
XDR basiert auf einem einfachen Konzept:

Jeder komplexe Datentyp (z. B. Struktur oder Array) wird in elementare Datentypen (Integer, Float, String, etc.) zerlegt, die nach klar definierten Regeln in ein Netzwerkformat konvertiert werden.

Jede XDR-Funktion kann in zwei Richtungen arbeiten:
* **ENCODE** – Daten werden in XDR-Format (Netzwerkbyteordnung) umgewandelt.  
* **DECODE** – XDR-Daten werden zurück in das lokale Format konvertiert.

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== Unterstützte Datentypen ==
XDR unterstützt primitive und zusammengesetzte Typen:

{| class="wikitable"
! Typ !! Beschreibung
|-
| <code>int</code> || 32-Bit-Ganzzahl (Big-Endian)
|-
| <code>unsigned int</code> || 32-Bit ohne Vorzeichen
|-
| <code>bool_t</code> || Wahrheitswert (0 oder 1)
|-
| <code>float</code>, <code>double</code> || IEEE 754-Gleitkommazahlen
|-
| <code>string</code> || Längenpräfix + Zeichenkette
|-
| <code>array</code> || Längenpräfix + Elemente
|-
| <code>struct</code> || Reihenfolge der Felder
|-
| <code>union</code> || Tag + aktives Feld
|}

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== XDR-Funktionen in C ==
Das XDR-System wird in C durch den Datentyp <code>XDR</code> und eine Sammlung von Funktionen aus <code>&lt;rpc/xdr.h&gt;</code> bereitgestellt.

Beispielhafte Funktionssignaturen:
<syntaxhighlight lang="c">
bool_t xdr_int(XDR* xdrs, int* ip);
bool_t xdr_float(XDR* xdrs, float* fp);
bool_t xdr_string(XDR* xdrs, char** sp, u_int maxsize);
bool_t xdr_array(XDR* xdrs, char** arrp, u_int* sizep,
                 u_int maxsize, u_int elsize, xdrproc_t elproc);
</syntaxhighlight>

Jede Funktion gibt einen booleschen Wert ('''TRUE''' / '''FALSE''') zurück, abhängig davon, ob die (De-)Serialisierung erfolgreich war.

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== Beispiel: XDR für eine Struktur ==
<syntaxhighlight lang="c">
#include <rpc/xdr.h>

struct intpair {
    int a;
    int b;
};

bool_t xdr_intpair(XDR *xdrs, struct intpair *objp) {
    if (!xdr_int(xdrs, &objp->a))
        return FALSE;
    if (!xdr_int(xdrs, &objp->b))
        return FALSE;
    return TRUE;
}
</syntaxhighlight>

Diese Funktion wandelt eine <code>struct intpair</code> beim Senden (ENCODE) oder Empfangen (DECODE) automatisch um.

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== Beispiel: Verwendung mit Speicherpuffer ==
<syntaxhighlight lang="c">
#include <stdio.h>
#include <rpc/xdr.h>

int main() {
    XDR xdrs;
    char buffer[100];
    struct intpair p1 = { 10, 20 }, p2;

    // ENCODE: In XDR-Format schreiben
    xdrmem_create(&xdrs, buffer, sizeof(buffer), XDR_ENCODE);
    xdr_intpair(&xdrs, &p1);
    xdr_destroy(&xdrs);

    // DECODE: Aus XDR-Format lesen
    xdrmem_create(&xdrs, buffer, sizeof(buffer), XDR_DECODE);
    xdr_intpair(&xdrs, &p2);
    xdr_destroy(&xdrs);

    printf("Dekodiert: a=%d, b=%d\n", p2.a, p2.b);
    return 0;
}
</syntaxhighlight>

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== XDR-Streams ==
Der <code>XDR</code>-Strukturtyp definiert, wie die Daten gelesen oder geschrieben werden:
* <code>XDR_ENCODE</code> – Daten werden geschrieben  
* <code>XDR_DECODE</code> – Daten werden gelesen  
* <code>XDR_FREE</code> – Speicher wird freigegeben  

Arten von Streams:
* <code>xdrmem_create()</code> – Speicherbasiert (Buffer)  
* <code>xdrstdio_create()</code> – Dateibasiert (FILE*)  
* <code>xdrrec_create()</code> – für Socket- oder Netzwerkverbindungen  

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== Aufbau eines XDR-Datenstroms ==
Beispielhafter Ablauf:
<pre>
+------------+------------+------------+------------+
| int (4B)   | int (4B)   | string len | string ... |
+------------+------------+------------+------------+
| 0x00 00 00 0A | 0x00 00 00 14 | 0x00 00 00 05 | H e l l o |
</pre>

Alle Werte werden **Big-Endian** (höchstwertiges Byte zuerst) gespeichert, unabhängig von der CPU-Architektur des sendenden oder empfangenden Systems.

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== Integration mit RPC ==
Bei [[rpcgen (C-Werkzeug)]] wird für jede in der .x-Datei definierte Struktur automatisch eine passende XDR-Funktion generiert (z. B. <code>xdr_intpair()</code>).  
Diese Funktionen sorgen für die plattformübergreifende Datenübertragung zwischen Client und Server.

<pre>
Client             Server
-------------------------------------------
| Daten → XDR_ENCODE → Netzwerk → XDR_DECODE |
-------------------------------------------
</pre>

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== Vorteile ==
* Plattformunabhängige Darstellung von Daten  
* Automatische (De-)Serialisierung mit rpcgen  
* Unterstützt komplexe Datentypen  
* Einfach erweiterbar  

== Nachteile ==
* Binärformat – nicht direkt menschenlesbar  
* Zusatzaufwand bei der Implementierung ohne rpcgen  
* Weniger verbreitet in modernen Systemen (z. B. ersetzt durch Protobuf, JSON, gRPC)

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== Vergleich zu anderen Formaten ==
{| class="wikitable"
! Format !! Typ !! Eigenschaften
|-
| XDR || Binär || Standardisiert (RFC 4506), effizient, älter
|-
| JSON || Text || Leicht lesbar, aber größer und langsamer
|-
| XML || Text || Plattformunabhängig, aber komplex und redundant
|-
| Protocol Buffers || Binär || Kompakter, moderner Ersatz (Google)
|}

---

== Siehe auch ==
* [[rpcgen (C-Werkzeug)]]
* [[Remote Procedure Call (RPC)]]
* [[Marshalling (Informatik)]]
* [[Stub (Softwareentwicklung)]]
* [[Network File System (NFS)]]

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== Quellen ==
* RFC 4506 – XDR: External Data Representation Standard  
* Sun Microsystems: ''RPC Programming Guide''  
* Stevens, W. Richard: ''UNIX Network Programming'', Vol. 1  
* Linux Manual: <code>man 3 xdr</code>  
* GNU C Library Documentation