Ipv6设置与字节序转换

一、Ipv6与Ipv4的区别

IPv4是数字地址，用点分隔。IPv6是一个字母数字地址，用冒号分隔。

1. IPv4地址

• 通常，IPv4地址以点分十进制表示。每个部分代表一组构成8位地址方案的8位地址。

• IPv4地址组合的数量是有限的。总体而言，可以算出40亿（256^4）个唯一地址。在IPv4地址才开始时，这个数字似乎永远不会过期。但是，现在情况有所不同了。2011年，全球互联网编号分配机构（IANA）分发了IPv4地址空间的最后一块。2015年，IANA正式宣布美国已用完IPv4地址。直到今天，IPv4地址仍然承载着最多（超过90％）的互联网流量。到目前为止，即使目前存在IPv4地址耗尽的问题，也有一些方法可以继续使用IPv4地址。例如，当仅需要一个唯一的IP地址来代表一组设备时，网络地址转换（NAT）是一种方法。除此之外，IP地址可以重复使用。当然，我们已经有了彻底耗尽的解决方案-IPv6地址。

2. IPv6地址

• IPv6地址使用以冒号分隔的十六进制数字。它分为八个16位块，构成一个128位地址方案。
• 对于多个地址块为0的情况，可以用"::“号进行简化，化简原则有这几点：
  1）全0块"0000”，可以简写为"0"；
  2）多个全0块，可以简写为"::“；
  3）一个IPv6地址中最多只能出现1个”::“，出现多个全0块时，”::“要简写最长的那一段，如果没有最长的，选距离左边最近的；
  4）”::"可以出现在地址字符串的开头或结尾；

二、Enable IPv6

# enable eth0
echo 0 > /proc/sys/net/ipv6/conf/eth0/disable_ipv6
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一台主机启动后，每一块网卡都会自动生成一个fe80开头的链路本地地址。

三、 配置方法

设置IPv4会覆盖原来的ip地址，但ipv6设置是新增一个，所以如需保持一个ip地址，则需在新增后删除旧的ip。

1. ifconfig命令

可直接通过系统调用ifconfig命令新增或删除IPv6，如：

ifconfig eth0 inet6 add(del) fe80::6a3e:34ff:fe7a:e9be/64
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2. socket方法

查看ifconfig源码，可发现是通过socket设置ip地址的，可参考其方法直接设置ip。需配置in6_ifreq结构体：

// From linux/ipv6.h
struct in6_ifreq {
   	struct in6_addr ifr6_addr;
   	__u32 ifr6_prefixlen;
   	unsigned int ifr6_ifindex;
};
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(1). ifr6_ifindex索引

• if_nametoindex转换
  指定网络接口名称字符串（如”eth0”）作为参数；若该接口存在，则返回相应的索引，否则返回0。

	ifr6.ifr6_ifindex = if_nametoindex(“eth0”);
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• socket获取索引

	strncpy(ifr.ifr_name, “eth0”, IFNAMSIZ);
	if (ioctl(fd, SIOGIFINDEX, &ifr) < 0) {
		perror("SIOGIFINDEX");
		return;
   	}
   	ifr6.ifr6_ifindex = ifr.ifr_ifindex;
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(2). ifr6_addr

	// inet_pton：将IP地址从字符串格式转换成网络地址格式，支持Ipv4和Ipv6。
	inet_pton(AF_INET6, “fe80::6a3e:34ff:fe7a:e9be”, &ifreq6.ifr6_addr);
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(3). 新增与删除ip

	ioctl(fd6, SIOCSIFADDR, &ifreq6);	// ADD
	ioctl(fd6, SIOCDIFADDR, &ifreq6);	// DEL
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四、 网络字节序和主机字节序

1. 概念

tcp/ip规定网络字节序都是大端字节序，但主机字节序可能是大端也可能是小端，因此考虑到与协议的一致以及与同类其它平台产品的互通，发数据包时，将主机字节序转换为网络字节序，收数据包处将网络字节序再转换为主机字节序。

• 如地址127.0.0.1 IP是ASCII表示法，把每一部分转化为8位的二进制数：
  01111111.00000000.00000000.00000001 = 2130706433（主机字节序，小端）
• 将上面的四部分二进制数从右往左按部分重新排列：
  00000001.00000000.00000000.01111111 = 16777343（网络字节序，大端）

2. 转换

（1）主机<=>网络（ipv4）

• 主机=>网络：htonl (uint32_t)、htons(uint16_t)
  例：htonl(2130706433) => 16777343
• 网络=>主机：ntohl (uint32_t)、ntohs(uint16_t)
  例：ntohl(16777343) => 2130706433

（2）IP字符串=>字节流（ipv4）

• 返回网络字节序：inet_addr(“127.0.0.1”) // 16777343
• 返回主机字节序：inet_network(“127.0.0.1”) // 2130706433

问题：输入不合法时会返回INADDR_NONE(usually -1)，而-1是合法的地址(255.255.255.255)。可以使用inet_aton、inet_pton或者getaddrinfo等函数来代替，这些函数提供了一种更清晰的方式来指示错误返回。

（3）IP字符串<=>网络字节流

• 字符串IP=>网络字节流：inet_aton、inet_pton
• 网络字节流=>字符串IP：inet_ntoa、inet_ntop

注意：inet_ntoa返回值是静态分配的，后面的调用会覆盖上一次的调用。
Inet_aton不支持ipv6，而inet_pton支持，他们参数列表不同，返回值也不同；Inet_pton处理ipv4只支持点分十进制格式，inet_aton支持其他格式。