Разработка приложений в среде Linux. Второе издание - Майкл Джонсон

1080:0:0:0:8:800:200С:417А

FF01:0:0:0:0:0:0:43

0:0:0:0:0:0:0:1

В связи с тем, что такие адреса являются слишком громоздкими и часто содержат приличное количество нулей, допускается сокращение. Все нули можно просто выбросить из записи адреса, а группы более чем из двух последовательных двоеточий заменить только одной парой двоеточий. Применение этих правил к записанным выше адресам дает следующий результат.

1080::8:800:200C:417A

FF01::43

::1

Если рассмотреть самый крайний случай, то адрес 0:0:0:0:0:0:0:0 превращается просто в выражение ::[133].

Последний метод записи IPv6-адресов заключается в том, что последние 32 бита представляются с разделительными точками, а первые 96 битов — с разделительными двоеточиями. При этом адрес обратной связи IPv6 ::1 будет записан либо как ::0.0.0.1, либо как 0:0:0:0:0:0:0.0.0.1.

IPv6 определяет любой адрес с 96 начальными нулями (за исключением адреса обратной связи и неустановленного адреса) как совместимый IPv4-адрес, который позволяет сетевым маршрутизаторам передавать через сети IPv6 пакеты, предназначенные для IPv4-хостов. Сокращение двоеточий позволяет легко записать IPv4-адрес как IPv6-адрес путем добавления :: перед стандартным десятичным адресом с точками. Такой тип адресов называется IPv4-совместимым IPv6-адресом. Такая адресация применяется только маршрутизаторами; обычные программы не могут воспользоваться ее преимуществами.

Программы, работающие на машинах IPv6 и требующие обращения к машинам IPv4, могут использовать отображенные IPv4-адреса. Они дополняют IPv4-адрес 80-ю нулевыми старшими разрядами и 16-битным значением 0xffff, которое записывается как ::ffff:, а за ним следует десятичный IPv4-адрес с точками. Подобная адресация позволяет большинству программ в системе, поддерживающей только версию IPv6, явно общаться с узлами IPv4.

IPv6-адреса хранятся в переменных типа struct sockaddr_in6.

#include <sys/socket.h>

#include <netinet/in.h>

struct sockaddr_in6 {

 short int sin6_family;        /* AF_INET6 */

 unsigned short int sin6_port; /* номер порта */

 unsigned int sin6_flowinfo;   /* информация о потоке обмена IPv6 */

 struct in6_addr sin6_addr;    /* IP-адрес */

 unsigned int sin6_scope_id;   /* набор граничных интерфейсов */

}

Данная структура подобна struct sockaddr_in; здесь первый член сохраняет семейство адресов (в этом примере AF_INET6), а следующий — 16-битный номер порта в сетевом порядке байтов.

Четвертый член содержит двоичное представление IPv6-адреса, выполняя те же самые функции, что и последний член структуры struct sockaddr_in. Оставшиеся два элемента sin6_flowinfo и sin6_scope_id используются в более сложных задачах и для большинства приложений должны быть равны нулю.

Стандарты ограничивают struct sockaddr_in в точности тремя членами, тогда как struct sockaddr_in6 позволительно иметь дополнительные элементы. По этой причине программы, которые вручную заполняют struct sockaddr_in6, должны обнулить все данные структуры с помощью функции memset().

17.5.4. Манипулирование IP-адресами

В приложениях нередко требуется преобразовывать IP-адреса из удобочитаемых для человека представлений (либо десятичное с разделителями-точками, либо с разделителями-двоеточиями) в двоичное представление struct in_addr и наоборот. Функция inet_ntop() принимает двоичный IP-адрес и возвращает указатель на строку, содержащую десятичную форму с точками или двоеточиями.

#include <arpa/inet.h>

const char * inet_ntop(int family, const void * address, char * dest,

 int size);

Здесь family — это адресное семейство того адреса, который передается во втором параметре; поддерживаются только AF_INET и AF_INET6. Следующий параметр указывает на struct in_addr или struct in6_addr6 в зависимости от первого параметра. Значение dest представляет массив символов, состоящий из size элементов, в котором хранится адрес, удобочитаемый для человека. Если форматирование адреса прошло успешно, то функция inet_ntop() возвращает dest, в противном случае возвращается NULL. Существуют только две причины, по которым inet_ntop() может не выполнить свою работу: если буфер назначения недостаточно велик для хранения форматированного адреса (переменной errno присваивается значение ENOSPC) или если параметр family задан неверно (errno содержит EAFNOSUPPORT).

INET_ADDRSTRLEN является константой, определяющей наибольший размер dest, необходимый для хранения любого IPv4-адреса. Соответственно, INET6_ADDRSTRLEN определяет максимальный размер массива для IPv6-адреса.

Программа-пример netlookup.с демонстрирует использование inet_ntop(); полная программа представлена далее в этой главе.

120: if (addr->ai_family == PF_INET) {

121:  struct sockaddr_in * inetaddr = (void*)addr->ai_addr;

122:  char nameBuf[INET_ADDRSTRLEN];

123:

124:  if (serviceName)

125:   printf("tport %d", ntohs(inetaddr->sin_port));

126:

127:  if (hostName)

128:   printf("thost %s",

129:    inet_ntop(AF_INET, &inetaddr->sin_addr,

130:    nameBuf, sizeof(nameBuf)));

131: } else if (addr->ai_family == PF_INET6) {

132:  struct sockaddr_in6 *inetaddr =

133:   (void *) addr->ai_addr;

134:  char nameBuf[INET6_ADDRSTRLEN];

135:

136:  if (serviceName)

137:   printf("tport %d", ntohs(inetaddr->sin6_port));

138:

139:  if (hostName)

140:   printf("thost %s",

141:    inet_ntop(AF_INET6, &inetaddr->sin6_addr,

142:     nameBuf, sizeof(nameBuf)));

143: }

Обратное преобразование строки, содержащей адрес с точками или двоеточиями, в двоичный IP-адрес выполняет функция inet_pton().

#include <arpa/inet.h>

int inet_pton(int family, const char * address, void * dest);

Параметр family определяет тип преобразуемого адреса (либо AF_INET, либо AF_INET6), a address указывает на строку, в которой содержится символьное представление адреса. Если используется AF_INET, то десятичная строка с точками преобразуется в двоичный адрес, хранящийся в переменной, на которую указывает параметр dest структуры struct in_addr. Для AF_INET6 строка с двоеточиями преобразуется и сохраняется в переменной, на которую указывает dest структуры struct in6_addr. В отличие от большинства библиотечных функций, inet_pton() возвращает 1, если преобразование прошло успешно, 0, если dest не содержит соответствующий адрес, и -1, если параметр family не совпадает с AF_INET или AF_INET6.

Программа-пример reverselookup, код которой представлен далее в главе, использует функцию inet_pton() для преобразования IPv4- и IPv6-адресов, передаваемых пользователем, в структуры struct sockaddr. Ниже приводится раздел кода, выполняющий преобразования IP-адреса, на который указывает hostAddress. В конце данного кода struct sockaddr * addr указывает на структуру, содержащую преобразованный адрес.

 79: if (!hostAddress) {

 80:  addr4.sin_family = AF_INET;

 81:  addr4.sin_port = portNum;

 82: } else if (! strchr(hostAddress, ':')) {

 83:  /* Если в hostAddress появляется двоеточие, то принимаем версию IPv6.

 84:     В противном случае это IPv4-адрес */

 85:

 86:  if (inet_pton(AF_INET, hostAddress,

 87:      &addr4.sin_addr) <= 0) {

 88:   fprintf(stderr, "ошибка преобразования IPv4-адреса %sn",

 89:    hostAddress);

 90:   return 1;

 91:  }

 92:

 93:  addr4.sin_family = AF_INET;

 94:  addr4.sin_port = portNum;

 95: } else {

 96:

 97:  memset(&addr6, 0, sizeof(addr6));

 98:

 99:  if (inet_pton(AF_INET6, hostAddress,

100:      &addr6.sin6_addr) <= 0) {

101:   fprintf(stderr, "ошибка преобразования IPv6-адреса %sn",

102:   hostAddress);

103:   return 1;

104:  }

105:

106:  addr6.sin6_family = AF_INET6;

107:  addr6.sin6_port = portNum;

108:  addr = (struct sockaddr *) &addr6;

109:  addrLen = sizeof(addr6);

110: }

17.5.5. Преобразование имен в адреса

Длинные последовательности чисел являются отлично подходящим методом идентификации для компьютеров, позволяющим им однозначно узнавать друг друга. Однако большинство людей охватывает ужас при мысли о том, что придется иметь дело с большим количеством цифр. Для того чтобы разрешить людям применять текстовые названия для компьютеров вместо числовых, в состав протоколов TCP/IP входит распределенная база данных для взаимных преобразований имен хостов и IP-адресов. Эта база данных называется DNS (Domain Name System — служба имен доменов), она подробно рассматривается в [34] и [1].