C++中的IPv6网络措施设计
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C++中的IPv6网络措施设计

2019-06-13

C++中的IPv6网络措施设计

C++中的IPv6网络措施设计

副标题#e#

IPv4最初是由美国国防部开拓的用于网际互联（IP）协议，厥后它不只成长了TCP，并且还进一步成长了IPv4（IP协议4.0版）。IPv4此刻已经遍及应用于Internet网络中，同时也应用于大大都计较机系统，局域网和广域网中。然而，跟着Internet中的计较机数量突飞猛涨，IPv4的范围性加倍现显：

1.IPv4地点数目面对耗尽，日近告急；

2.IPv4寻址并非完全分品级，这使得Internet关节路由器必需维持大量的路由表，承担过重。

3.IPv4的地点必需被静态分派或通过设置协议（如：DHCP）举办分派。IPv6的开拓方针之一就是将提供更为轻便的设置方案。

于是IPv6（6.0版本）应运而生。在Window系统中，Windows　XP　提供了IPv6的developer-release版本；Windows　2000也可在http://www.microsoft.com/ipv6　下载　IPv6协议预览。下图在本人计较机上乐成安装的示例图:

图-1　IPV6　安装示例

一．IPv4地点及其寻址

1．IPv4地点

IPv4地点（常称IP地点）用一个32位数暗示；凡是暗示位十进制名目，地点的每8位字节被暗示转为一个十进制的数值，并由句点脱离，如：192.168.0.1；IPv4地点　凡是分为A、B、C、D、E　五类。

2．IPv4寻址

在Winsock　中，通过SOCKADDR_IN　布局来指定IPv4的地点和处事断口信息：

struct　sockaddr_in　{

short　sin_family　;//必需为AF_INET,暗示利用IPv4地点簇

u_short　sin_port;　//TCP/UDP　端口

struct　in_addr　sin_addr;//　IP地点（以网络字节顺序分列，　4个字节）

char　sin_zero[8];//填充项

}　　　

二．IPv6地点及其寻址

1．IPv6地点

IPv6地点与IPv4地点的显著的差异是128位，长度是IPv4地点的4倍。IPv6地点由16位字节分段暗示，显示为冒号脱离的十六进制：

21DA：00D3：0000：2F3A：B234：ED12：9C5A：DAC3

IPv6地点的分派

分派

地点前缀

保存地点0000　0000

为NSAP预留0000　0001

可聚合的全球单播地点001

链接－当地单播地点1111　1110　10

站点－当地单播地点1111　1110　11

多播地点1111　1111

2.IPv6的寻址

Winsock中，寻址利用一下布局：

struct　　sockaddr_in6{
short　sin6_family;//　地点簇：AF_INET6
u_short　sin6_port;//端标语
u_long　sin6_flowinfo;//毗连标志通信量
struct　in6_addr　sin6_addr;//16字节布局的IPv6　地点
u_long　sin6_scope_id;//地点所有的接口索引

}


#p#副标题#e#

三．独立于协议的地点及名称理会　

由此可见在寻址时，IPv4利用16字节的SOCK_ADDR_IN　布局，IPv6则利用28　字节的SOCK_ADDR_IN6　布局。为了办理这个问题，IPv6中引入了新的寻址函数。 [Page]

1．getaddrinfo(),它提供独立于协议的名称理会：

int　getaddrinfo(
　const　char　*FAR　*nodename,
　const　　char　FAR*　servname,
　const　struct　addrinfo　FAR　*hins,
　struct　addrinfo　FAR　*FAR　*res　
);

l　第一参数：nodename，以空字节竣事的主机名或文字地点

l　第二参数：servname,包括端口或处事名(如:FTP,TELNET)的以空字节竣事的字符串

l　第三个参数:hins　是一个布局(addrinfo),包括名称理会的执行方法选项

l　第四个参数:res　,用于返回　addrinfo　布局的一个或多个链表

布局addrinfo　的界说:

struct　　　　addrinfo{
int　ai_flags;
int　ai_family;
int　ai_socktype;
int　ai_protocol　;
size_t　ai_addrlen;
char　*ai_cannoname;
struct　sockaddr　*ai_addr;
struct　addrinfo　*ai_next;
}

l　ai_flags　选值：AI_PASSIVE：可以用来获取可以或许通报给bind函数的地点，此时nodename应配置为NULl　，servname为欲绑定的端口；AI　_CANONNAME　暗示nodename　是主机名；AI_NUMBERICHOST　暗示，　nodename　是一个文字字符串地点（如：“192.168.0.1”）

l　ai_family　选值：AI_INET或PF_INET(IPv4地点簇);AI_INET6或PF_INET6(IPv6地点簇)；AI_UNSPEC(未指定，大概是IPv4或IPv6　地点簇)

l　ai_socktype选值：SOCK_DGRAM（UDP范例套接字）;SOCK_STREAM　(TCP类　　型套接字)

l　ai_protocol　选值:IPPROTO_TCP　(TCP/IP协议)

假如函数理会乐成,理会后的地点将通过res返回。假如名称被理会为多个地点，则返回一个由ai_next　字段形成的链表。每个由名称理会的地点在ai_addr中暗示，长度在ai_addrlen中暗示。

2．getnameinfo（）函数与getaddrinfo（）相对应，成果相反。

.　　　　　　int　getnameinfo(
　　　　　　　　　　　　　　　　const　struct　sockaddr　FAR　*sa,
　　　　　　　　　　　　　　　　socklen_t　salen, [Page]
　　　　　　　　　　　　　　　　char　FAR　*host,
　　　　　　　　　　　　　　DWORD　hostlen,
　　　　　　　　　　　　　　char　FAR　*serv,
　　　　　　　　　　　　　　DWORD　servlen,
　　　　　　　　　　　　　　Int　flags);

以上参数的寄义较量明明，不再一一说明。

3．释放函数：freeaddrinfo(res)；

#p#副标题#e#

四、兼容IPv4和IPv6的网络措施设计

兼容IPv4和IPv6的网络措施，显然涉及到两个部门：客户机和处事器。

在Windows　网络编程中，Winsock是一种尺度的API(应用措施接口)，Winsock2版本已经成长成独立于协议的的接口，被遍及应用于Windows平台中。

<一>客户机措施设计

#p#分页标题#e#

对付客户机来说，不管是成立TCP/UDP　毗连，它都应知道处事器的主机名或IP　地点，同时将处事器地点理会为IPv4或IPv6地点都可以，一般可以思量一下步调：

SOCKET　s;
struct　addrinfo,hints,*res=NULl　;
char　*szRemoteAddress;//主机名或IP　地点
char　*szRemotePort;//端标语
int　rc;

1.用getaddrinfo()　函数理会地点。hins布局中　利用AF_UNSPEC符号，便可以得到地点簇范例（IPv4或IPv6）。

memset(&hintas,0,sizeof(hints));
hints.ai_family=AF_UNSPEC;
hints.ai_socktype=SOCK_STREAM;
hints.ai_protocol　=IPPROTO_TCP;
rc=getaddrinfo(szRemoteAdddress,szRemotePort,&hints,&res);
if(rc==WSANO_DATA)
{//　无法理会，堕落　
}

用返回的addrinfo布局中的ai_family,ai_socketype,ai_protocol字段来建设套接字。

s=socket(res->ai_family,ai_socktype,res->protocol　);
if(s==INVALID_SOCKET)
{//建设套接字失败　
}

2.利用返回的addrinfo布局中的ai_addr来挪用其他函数(connect(),send()等).。

rc==connect(s,res->ai_addr,res->addrlen);
if(rc==SOCKET_ERROR)
{//毗连失败；
}
。。。//完成其他编程

<二>处事器措施设计

处事器措施设计，应思量到IPv4和IPv6　都具有各自的仓库；因此假如处事器但愿能同时接管IPv4和IPv6的毗连，就必需能同时建设IPv4和IPv6套接字；一般可以思量一下步调：

SOCKET　socklisten[2];//监听Socket变量
char　*szPort=”8080”;//监听端口
struct　addinfo　hints,*res=NULl　,*ptr=NULl　;
int　rc,i=0;

1．　　挪用getaddrinfo()函数，该布局包括AI_PASSIVE，AF_UNSPEC符号，以及所需的套接字范例、协议及所需的当地端口（用来监听和接管数据等）。函数将返回的两个addrinfo布局，别离可用于IPv4和IPv6监听地点：[Page]

memset(&hints,0,sizeof(hints));
hints.ai_family=AF_UNSPEC;
hints.ai_socktype=SOCK_STREAM;
hints.ai_protocol　=IPPROTO_TCP;
hints.ai_flags=AI_PASSIVE;
rc=getaddinfo(NULl　,szPort,&hints,&res);
if(rc!=0){//失败处理惩罚；}
ptr=res;

2.　用返回的addrinfo布局中的ai_family,ai_socketype,ai_protocol字段来建设套接字后；便可以利用addrinfo布局中的ai_addr　和ar_addrlen　字段挪用绑定函数bind()。

while(ptr)
{
socklisten[i]=socket(ptr->ai_family,ptr->ai_socktype,ptr->ai_protocol　);
if(socklisten[i]==INVALID_SOCKET){//建设失败处理惩罚；}
rc=bind(socklisten[i],ptr->ai_addr,ptr->ai_addrlen);
if(rc==SOCKET_ERROR){//绑定失败处理惩罚}
rc=listen(slisten[i],7)//开始监听
if(rc==SOCKET_ERROR){//监听失败处理惩罚}
i++;
ptr=ptr->ai_next;
}
　　　　　。。。
//完成其他编程

#p#副标题#e#

五、措施实例

在这里,给出一个基于IPV6的简朴回应(ECHO)处事器措施.

1.成立CIPv6类

// IPv6.h: 头文件，这里利用到了套接字中的“select I/O模子”

#define WIN32_LEAN_AND_MEAN　　　　
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#include <tpipv6.h>　　　 //IPv6 头文件
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")//套接字库文件
#define DEFAULT_PORT "7274" // 默认端口
#define BUFFER_SIZE　　 64　　 // 数据缓冲区

class CIPv6
{
public:
　// 建设TCP 处事器
　int CreateServer(char *Port = DEFAULT_PORT,char *Address = NULl　);
　void Usage(char *ProgName);//用户信息提示
　LPSTR DecodeError(int ErrorCode);//获取错误信息
　CIPv6();
　virtual　~CIPv6();

};

// IPv61.cpp: CIPv6类的实现 .
// IPv61.cpp: implementation of the CIPv6 class.
//
//////////////////////////////////////////////////////////////////////

#include "stdafx.h"
#include "IPv61.h"

int CIPv6::CreateServer(char *Port, char *Address)
{
　char Buffer[BUFFER_SIZE], Hostname[NI_MAXHOST];
　int RetVal　, FromLen, AmountRead;
　SOCKADDR_STORAGE From;
　WSADATA wsaData;
　ADDRINFO Hints, *AddrInfo;
　SOCKET ServSock;
　fd_set SockSet;
　// 启动Winsock
　if ((RetVal　= WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData)) != 0)
　{
　　fprintf(stderr, "WSAStartup failed with error %d: %s\n",
　　　RetVal　, DecodeError(RetVal　));
　　WSACleanup();
　　return -1;
　}
　if (Port == NULl　)
　{
　　Usage("Port Error");
　}
　memset(&Hints, 0, sizeof(Hints));
　Hints.ai_family =AF_INET6;// Family;
　Hints.ai_socktype =SOCK_STREAM;
　Hints.ai_flags = AI_NUMERICHOST | AI_PASSIVE;
　RetVal　= getaddrinfo(Address, Port, &Hints, &AddrInfo);
　if (RetVal　!= 0)
　{
　　fprintf(stderr, "getaddrinfo failed with error %d: %s\n", RetVal　, gai_strerror(RetVal　));
　　WSACleanup();
　　return -1;
　}
　// 建设套接字
　ServSock = socket(AddrInfo->ai_family,AddrInfo->ai_socktype, AddrInfo->ai_protocol　);
　if (ServSock == INVALID_SOCKET)
　{
　　fprintf(stderr, "socket() failed with error %d: %s\n",
　　　WSAGetLastError(), DecodeError(WSAGetLastError()));
　　　WSACleanup();
　　　return -1;
　}
　// 绑定套接字
　if (bind(ServSock, AddrInfo->ai_addr, AddrInfo->ai_addrlen) == SOCKET_ERROR)
　{
　　fprintf(stderr,"bind() failed with error %d: %s\n",
　　　WSAGetLastError(), DecodeError(WSAGetLastError()));
　　WSACleanup();
　　return -1;
　}
　// 侦听
　if (listen(ServSock, 5) == SOCKET_ERROR)
　{
　　fprintf(stderr, "listen() failed with error %d: %s\n",
　　　WSAGetLastError(), DecodeError(WSAGetLastError()));
　　WSACleanup();
　　return -1;
　}
　printf("'Listening' on port %s, protocol　%s, protocol　family %s\n",
　　Port, \"TCP\",
　　"PF_INET6");

　freeaddrinfo(AddrInfo);
　//利用select I/O 模子举办收发
　FD_ZERO(&SockSet);
　while(1)
　{
　　FromLen = sizeof(From);
　　if (FD_ISSET(ServSock, &SockSet)) break;
　　FD_SET(ServSock, &SockSet);
　　if (select(0, &SockSet, 0, 0, 0) == SOCKET_ERROR)
　　{
　　　fprintf(stderr, "select() failed with error %d: %s\n",
　　　　WSAGetLastError(), DecodeError(WSAGetLastError()));
　　　WSACleanup();
　　　return -1;
　　}
　}
　if (FD_ISSET(ServSock, &SockSet))
　{
　　FD_CLR(ServSock, &SockSet);
　}
　//接管一个毗连
　SOCKET ConnSock;
　ConnSock = accept(ServSock, (LPSOCKADDR)&From, &FromLen);
　if (ConnSock == INVALID_SOCKET)
　{
　　fprintf(stderr, "accept() failed with error %d: %s\n",
　　　WSAGetLastError(), DecodeError(WSAGetLastError()));
　　　WSACleanup();
　　　return -1;
　}
　if (getnameinfo((LPSOCKADDR)&From, FromLen, Hostname,
　　sizeof(Hostname), NULl　, 0, NI_NUMERICHOST) != 0)
　　strcpy(Hostname, "<unknown>");
　　printf("\nAccepted connection from %s\n", Hostname);
　　while(1)
　　{
　　　//期待接管数据
　　　AmountRead = recv(ConnSock, Buffer, sizeof(Buffer), 0);
　　　if (AmountRead == SOCKET_ERROR)
　　　{
　　　　fprintf(stderr, "recv() failed with error %d: %s\n", WSAGetLastError(), DecodeError(WSAGetLastError()));
　　　　　closesocket(ConnSock);
　　　　break;
　　　}
　　　if (AmountRead == 0) {
　　　　printf("Client closed connection\n");
　　　　　closesocket(ConnSock);
　　　　break;
　　　}

　　　printf("Received %d bytes from client: [%.*s]\n",
　　　　AmountRead, AmountRead, Buffer);
　　　//举办简朴ECHO 回应
　　　printf("Echoing same data back to client\n");
　　　　RetVal　= send(ConnSock, Buffer, AmountRead, 0);
　　　if (RetVal　== SOCKET_ERROR)
　　　{
　　　　fprintf(stderr, "send() failed: error %d: %s\n",
　　　　　WSAGetLastError(), DecodeError(WSAGetLastError()));
　　　　closesocket(ConnSock);
　　　　break;
　　　}
　　}
　　return 0;
}

void CIPv6::Usage(char *ProgName)
{
　fprintf(stderr, "\nSimple socket sample server program.\n");
　　fprintf(stderr, "transport tEither TCP or UDP. (default: %s)\n",
　　"TCP");
　　fprintf(stderr, "port\t\tPort on which to bind. (default %s)\n",
　　DEFAULT_PORT);
　fprintf(stderr, "address\tIP address on which to bind.(default: unspecified address)\n");
　　WSACleanup();
　exit(1);
}

LPSTR CIPv6::DecodeError(int ErrorCode)
{
　static char Message[1024];
　FormatMessage(FORMAT_MESSAGE_FROM_SYSTEM | FORMAT_MESSAGE_IGNORE_INSERTS |
　　FORMAT_MESSAGE_MAX_WIDTH_MASK, NULl　, ErrorCode,
　　MAKELANGID(LANG_NEUTRAl　, SUBLANG_DEFAULT),
　　(LPSTR)Message, 1024, NULl　);
　return Message;
}

2.应用示例

#p#分页标题#e#

#include "stdafx.h"
#include "IPv6.h"
int main(int argc, char* argv[])
{
　CIPv6 m_ipv6;
　m_ipv6.CreateServer(); //回收默认建设处事器，
　//假如你乐成安装了IPv6可以利用正常利用
　return 0;
}

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