兼容IPv4與IPv6的Winsock網(wǎng)絡(luò)編程研究

0 引 言
隨著通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是近年來，IPv4協(xié)議面臨著一些難以解決的問題，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(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，IETF(Internet Engineer Task Force)組織提出了為適應(yīng)未來對(duì)于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量和質(zhì)量需求而設(shè)計(jì)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(jù)IPv4多年來運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了大幅度的修改和功能擴(kuò)充，其擴(kuò)展性、路由、安全性、配置和可靠性都有明顯改進(jìn)。

l IPv6相對(duì)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(shí)別和解析IPv6的地址結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)
IPv6的地址結(jié)構(gòu)通過struct in6_addr和structockaddr_in6定義，結(jié)構(gòu)定義分別如下：

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

getaddrinfo()函數(shù)可以把主機(jī)名或服務(wù)名轉(zhuǎn)換成一組socket地址。hints相當(dāng)于一個(gè)過濾器，只有符合hints結(jié)構(gòu)的內(nèi)容才會(huì)返回到res指針中。執(zhí)行成功后，參數(shù)res以鏈表的形式返回解析出來的地址，可以將這些地址直接傳遞給bind()，connect()，sendto()等函數(shù)。
地址到名稱的轉(zhuǎn)換可以通過另一個(gè)新的套接字函數(shù)getnamein{o()進(jìn)行。getnameinfo()函數(shù)的功能與getaddrinfo()函數(shù)相反，該函數(shù)接受已經(jīng)初始化的套接字結(jié)構(gòu)，并返回與地址及端口信息對(duì)應(yīng)的主機(jī)和服務(wù)．

2 兼容IPv4與IPv6的WinSock網(wǎng)絡(luò)編程規(guī)則
2．1 使用sockaddr_storage結(jié)構(gòu)
sockaddr_storage結(jié)構(gòu)是新的套接字結(jié)構(gòu)，它與協(xié)議無關(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(zhuǎn)換成sockaddr_in結(jié)構(gòu)和sockaddr_in6結(jié)構(gòu)。同時(shí)，這個(gè)結(jié)構(gòu)還具有針對(duì)64位對(duì)齊問題的填充項(xiàng)，使用這個(gè)結(jié)構(gòu)可以很容易地寫出與地址協(xié)議簇?zé)o關(guān)和跨平臺(tái)的程序代碼，因此編寫兼容IPv4與IPv6的網(wǎng)絡(luò)程序時(shí)要使用這個(gè)結(jié)構(gòu)表示網(wǎng)絡(luò)地址。

2．2 使用新的名稱解析函數(shù)getaddrinfo()和getnam-einfo()
這兩個(gè)函數(shù)是隨IPv6引進(jìn)的新的名稱解析函數(shù)，與地址協(xié)議簇?zé)o關(guān)，隱藏了名字到地址轉(zhuǎn)換和地址到名字轉(zhuǎn)換的大量細(xì)節(jié)，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(xiàn)了下列函數(shù)接口的功能：gethostbyname()，gethostbyaddr()，inet_ntoa()，inet_aton()，getservbyname()，getservbyport()。可以在簡(jiǎn)化程序的同時(shí)實(shí)現(xiàn)與地址協(xié)議簇?zé)o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(yàn)平臺(tái)的搭建
由于大部分用戶的操作系統(tǒng)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(tǒng)內(nèi)置了IPv6協(xié)議棧，提供了一組命令行方式的IPv6檢測(cè)配置工具。在XP下安裝IPv6協(xié)議后，對(duì)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(shè)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(shù)據(jù)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(rèn)網(wǎng)關(guān)的過程如下：