兼容IPv4與IPv6的Winsock網(wǎng)絡(luò )編程研究

0 引 言
隨著(zhù)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是近年來(lái)，IPv4協(xié)議面臨著(zhù)一些難以解決的問(wèn)題，如地址短缺、缺乏服務(wù)質(zhì)量控制Qos和安全性差等。為了應對這一挑戰，IETF(Internet Engineer Task Force)組織提出了為適應未來(lái)對于網(wǎng)絡(luò )基礎設施數量和質(zhì)量需求而設計的下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IPv6。IPv6繼承了IPv4的優(yōu)點(diǎn)，并根據IPv4多年來(lái)運行的經(jīng)驗進(jìn)行了大幅度的修改和功能擴充，其擴展性、路由、安全性、配置和可靠性都有明顯改進(jìn)。

l IPv6相對于IPv4 WinSock的改變
1．1 IPv6中新增加的常量
為了支持IPv6，需要定義一個(gè)新的地址族名，以便正確地識別和解析IPv6的地址結構。同樣，還需要定義一個(gè)新的協(xié)議簇名(與地址族名具有相同的值)，這樣就可以使用合適的協(xié)議創(chuàng )建一個(gè)套接字。新定義的IPv6地址簇名和協(xié)議簇名常量為：AF_INET6和PF_INET6。
1．2 IPV6中新增加的地址結構
IPv6的地址結構通過(guò)struct in6_addr和structockaddr_in6定義，結構定義分別如下：

1．3 IPV6中新增加的域名解析函數
IPv6引入了名為getaddrinfo()和getnameinfo()的新的API。這兩個(gè)API是與協(xié)議無(wú)關(guān)的，且既可用于IPv4，也可用于IPv6的名稱(chēng)解析。getaddrinfo()函數的返回值是addrinfo的結構指針。

getaddrinfo()函數可以把主機名或服務(wù)名轉換成一組socket地址。hints相當于一個(gè)過(guò)濾器，只有符合hints結構的內容才會(huì )返回到res指針中。執行成功后，參數res以鏈表的形式返回解析出來(lái)的地址，可以將這些地址直接傳遞給bind()，connect()，sendto()等函數。
地址到名稱(chēng)的轉換可以通過(guò)另一個(gè)新的套接字函數getnamein{o()進(jìn)行。getnameinfo()函數的功能與getaddrinfo()函數相反，該函數接受已經(jīng)初始化的套接字結構，并返回與地址及端口信息對應的主機和服務(wù)．

2 兼容IPv4與IPv6的WinSock網(wǎng)絡(luò )編程規則
2．1 使用sockaddr_storage結構
sockaddr_storage結構是新的套接字結構，它與協(xié)議無(wú)關(guān)，并擁有充分的地址空間容納IPv4或者IPv6地址信息，且可以很方便地轉換成sockaddr_in結構和sockaddr_in6結構。同時(shí)，這個(gè)結構還具有針對64位對齊問(wèn)題的填充項，使用這個(gè)結構可以很容易地寫(xiě)出與地址協(xié)議簇無(wú)關(guān)和跨平臺的程序代碼，因此編寫(xiě)兼容IPv4與IPv6的網(wǎng)絡(luò )程序時(shí)要使用這個(gè)結構表示網(wǎng)絡(luò )地址。

2．2 使用新的名稱(chēng)解析函數getaddrinfo()和getnam-einfo()
這兩個(gè)函數是隨IPv6引進(jìn)的新的名稱(chēng)解析函數，與地址協(xié)議簇無(wú)關(guān)，隱藏了名字到地址轉換和地址到名字轉換的大量細節，既能夠處理IPv6地址，也能處理IPv4地址。它們也替代性地實(shí)現了下列函數接口的功能：gethostbyname()，gethostbyaddr()，inet_ntoa()，inet_aton()，getservbyname()，getservbyport()?？梢栽诤?jiǎn)化程序的同時(shí)實(shí)現與地址協(xié)議簇無(wú)關(guān)的編程，還可以提高程序的可移植性。

3 IPv4與IPv6雙協(xié)議試驗平臺的搭建
由于大部分用戶(hù)的操作系統都是Windows XP，所以在此僅介紹Windows XP下IPv6的安裝與配置。
Windows XP操作系統內置了IPv6協(xié)議棧，提供了一組命令行方式的IPv6檢測配置工具。在XP下安裝IPv6協(xié)議后，對原IPv4協(xié)議的使用不產(chǎn)生任何影響，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )上各終端設備能夠在一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò )上共享IPv4和IPv6協(xié)議，并支持2種協(xié)議的數據傳輸，即：所謂的雙棧(DualStack)共享。
安裝IPv6協(xié)議和配置地址及默認網(wǎng)關(guān)的過(guò)程如下：