网络编程学习(九)

IPv4的TCP客户和一个IPv6的TCP服务器进行通信的步骤如下：

1.IPv6服务器启动后创建一个IPv6的监听套接字，我们假定服务器把通配地址捆绑到该套接字

2.IPv4客户调用gethostbyname找到服务器主机的一个A记录。服务器主机既有一个A记录，又有一个AAAA记录，因为它同时支持IPv4和IPv6，不过IPv4客户需要的只是一个A记录

3.客户调用connect，导致客户主机发送一个IPv4 SYN到服务器主机

4.服务器主机接收这个目的地为IPv6监听套接字的IPv4 SYN，设置一个标志指示本连接应使用IPv4映射的IPv6地址，然后响应以一个IPv4 SYN/ACK。该连接建立后，由accept返回给服务器的地址就是这个IPv4映射的IPv6地址

5.当服务器主机往这个IPv4映射的IPv6地址发送TCP分节时，其IP栈产生目的地址为所映射IPv4地址的IPv4载送数据报。因此，客户和服务器之间的所有通信都使用IPv4的载送数据报。

6.除非服务器显示检查这个IPv6地址是不是一个IPv4映射的IPv6地址(IN6_IS_ADDR_V4MAPPED)，否则它永远不知道自己是在与一个IPv4客户通信。这个细节由双协议栈处理。同样地，IPv4客户也不知道自己是在与一个IPv6服务器通信

上述情形的一个支撑性假设是：双栈服务器主机既有一个IPv4地址，又有一个IPv6地址。在所有的IPv4地址耗尽之前，这个假设没有问题。

IPv6的UDP服务器也有类似的情形，不过每个数据报的地址格式可能有所变动。举例来说，如果IPv6服务器收到来自某个IPv4客户的一个数据报，由recvfrom返回的地址将是该客户的IPv4映射的IPv6地址。服务器以这个IPv4映射的IPv6地址调用sendto给出对本客户请求的响应。这个地址格式告知内核向客户发送一个IPv4数据报。然而服务器收到的下一个数据报可能是一个IPv6数据报，recvfrom将返回客户的IPv6地址。如果服务器给出响应，那么内核将产生一个IPv6数据报。

如果收到一个目的地为某个IPv4套接字的IPv4数据报，那么无需任何特殊处理。客户和服务器之间交换的是IPv4数据报。

如果收到一个目的地为某个IPv6套接字的IPv6数据报，那么无需任何特殊处理。客户和服务器之间交换的是IPv6数据报。

如果收到一个目的地为某个IPv6套接字的IPv4数据报，那么内核把与该数据报的源IPv4地址对应的IPv4映射的IPv6地址作为accept(TCP)或recvfrom(UDP)返回的对端IPv6地址。客户和服务器之间交换的是IPv4数据报。

相反则是行不通，因为一般来说，一个IPv6地址无法表示成一个IPv4地址。

如果一个IPv6的TCP客户指定一个IPv4映射的IPv6地址以调用connect，或者一个IPv6的UDP客户指定一个IPv4映射的IPv6地址以调用sendto，那么内核检测到这个映射地址后改为发送一个IPv4数据报而不是IPv6数据报。

不论调用connect还是调用sendto，IPv4客户都不能指定一个IPv6地址，因为16个字节的IPv6地址超出了IPv4的sockaddr_in结构中的in_addr成员结构的4字节长度。

大多数双栈主机在处理监听套接字时应使用以下规则：

1.IPv4监听套接字只能接受来自IPv4客户的外来连接。

2.如果服务器有一个绑定了通配地址的IPv6监听套接字，而且该套接字未设置IPV6_V6ONLY套接字选项，那么该套接字既能接受来自IPv4客户的外来连接，又能接受来自IPv6客户的外来连接。对于来自IPv4客户的连接而言，其服务器端的本地地址将是与某个本地IPv4地址对应的IPv4映射的IPv6地址。

3.如果服务器有一个IPv6监听套接字，而且绑定在其上的是除IPv4映射的IPv6地址以外的某个非通配IPv6地址，或者绑定在其上的是通配地址，不过还设置了IPV6_V6ONLY套接字选项，那么该套接字只能接受来自IPv6客户的外来连接。

有一小类的IPv6应用进程必须清楚与其通信的是不是IPv4对端。这些应用程序需要知道对端的地址是不是一个IPv4映射的IPv6地址。

双栈主机上的IPv6服务器既能服务于IPv4客户，又能服务于IPv6客户。IPv4客户发送给这种服务器的仍然是IPv4数据报，不过服务器的协议栈会把客户主机的地址转换成一个IPv4映射的IPv6地址，因为IPv6服务器仅仅处理IPv6套接字地址结构。

类似地，双栈主机上的IPv6客户能够和IPv4服务器通信。客户的解析器会把服务器主机所有的A记录作为IPv4映射的IPv6地址返回给客户，而客户指定这些地址之一调用connect将会使双栈发送一个IPv4 SYN分节。

只有少量的客户和服务器需要知道对端使用的具体协议(例如FTP)，而对端是否在使用IPv4可使用IN6_IS_ADDR_V4MAPPED宏来做判定。