IPv4和IPv6的互操作性
概述
在IPv4到IPv6发展的过度阶段，必然出现v4和v6主机之间互操作的问题，下面从机制层面讨论互操作的可能性，并假设主机之间网络路由已经打通。
IPv4客户端访问IPv6服务端
IPv4客户端访问IPv6服务端指的是服务端是双栈主机，客户端是纯v4主机。
假设服务端在v6地址上起了一个服务，客户端通过DNS获取服务器的A记录，通过v4地址访问服务端该端口的服务，服务端收到v4报文后，内核发现目的端口绑定本机的一个v6套接字，于是会把源v4地址转换成v4映射v6的地址（将v4地址往前补齐，变成v6地址）。
- 在应用程序调用accept的时候，内核返回v4–>v6的映射地址给应用程序。
- 应用程序往该地址发送数据的时候，内核将目的地址改成客户端v4地址，源地址使用服务器的v4地址。
客户端应用程序认为自己在和v4服务通信，服务端应用程序认为自己在和v6客户通信，中间的转换过程由服务端协议栈完成，对于客户端和服务端是透明无感知的。
IPv4客户端访问IPv6服务端的步骤总结如下：
- 服务端创建v6监听套接字
- 客户端通过DNS获取服务端的A记录
- 客户端向服务端的v4地址发起请求
- 服务端协议栈通过v4地址和客户端完成三次握手，并将v4到v6的映射地址返回给服务端应用程序
- 服务端向客户端发送数据时，服务端协议栈将源目地址都转为v4地址
- 整个转换过程均由服务端的IP协议栈完成，客户端和服务端均无感知
- v4客户端能访问v6服务端的前提是v6客户端是双栈主机
上面是TCP的过程，UDP类似，当v4客户端访问v6服务时，recvfrom会返回v4映射v6地址，sendto的时候，协议栈也会把目的地址改成v4。
IPv6客户端访问IPv4服务端
IPv6客户端访问IPv4服务端指的是客户端是双栈主机，服务端是纯v4主机。
当IPv4服务端在指定端口启动服务后，一个双栈主机的客户端通过IPv6访问该服务时，首先通过DNS获取服务端v4地址的映射v6地址，然后用该地址作为参数调用connect，然后客户端协议栈识别出目的地址是映射的v6地址，将本机v4地址作为源地址，客户端的v4地址作为目的地址，发送v4的数据包给服务端。
客户端调用getaddrinfo获取服务端的AAAA记录时，hints必须设置AI_V4MAPPED，用以获取服务端v4映射v6地址。
双栈主机之间的互访
双栈主机之间互访场景包括：
- v4客户端访问v4服务端：直接能通
- v6客户端访问v6服务端：直接能通
- v4客户端访问v6服务端：v4客户端访问服务端主机的v4地址，由服务端主机协议栈进行v4到v6的转换
- v6客户端访问v4服务端：v4客户端通过
getaddrinfo获取到服务端的AAAA记录，如果使用服务端的v6地址，那么通不了；如果使用服务端的v4地址的v6映射，那么可以通
v4、v6客户端分别指双栈客户端通过v4或v6套接字去访问；
v4、v6服务端分别指双栈服务端的服务在v4或v6套接字上监听。
总结
IPv4和IPv6主机之间互访的总结如下：
- 纯v4客户端访问双栈服务端的v6服务时，通过v4网络传输，到服务端后由服务端协议栈将v4映射成v6进行通讯。
- 双栈客户端v6访问纯v4服务端的v4服务时，客户端需获取服务端v4映射v6地址，客户端程序访问该v6地址，客户端协议栈将源地址转成本机v4地址，目的地址转成服务端v4地址，通过v4网络传输，完成和服务端的通讯。
- 双栈客户端访问双栈服务端的服务时，可以选择不同的协议进行通讯。
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