UNIX: разработка сетевых приложений

Когда функция сервера accept соединяется с клиентом IPv6, клиентский адрес IPv6 остается таким же, каким был адрес отправителя в заголовке IPv6. Все оставшиеся дейтаграммы для этого соединения являются дейтаграммами IPv6.

Теперь мы можем свести воедино шаги, позволяющие TCP-клиенту IPv4 соединяться с сервером IPv6.

1. Сервер IPv6 запускается, создает прослушиваемый сокет IPv6, и мы считаем, что с помощью функции bind он связывает с сокетом универсальный адрес.

2. Клиент IPv4 вызывает функцию gethostbyname и находит запись типа А для сервера. У узла сервера будут записи и типа А, и типа AAAA, поскольку он поддерживает оба протокола, но клиент IPv4 запрашивает только запись типа А.

3. Клиент вызывает функцию connect, и клиентский узел отправляет серверу сегмент SYN IPv4.

4. Узел сервера получает сегмент SYN IPv4, направленный прослушиваемому сокету IPv6, устанавливает флаг, указывающий, что это соединение использует адреса IPv4, преобразованные к виду IPv6, и отвечает сегментом IPv4 SYN/ACK. Когда соединение установлено, адрес, возвращаемый серверу функцией accept, является адресом IPv4, преобразованным к виду IPv6.

5. Все взаимодействие между клиентом и сервером происходит с использованием дейтаграмм IPv4.

6. Пока сервер не определит при помощи явного запроса, является ли данный IPv6-адрес адресом IPv4, преобразованным к виду IPv6 (с использованием макроопределения IN6_IS_ADDR_V4MAPPED, описанного в разделе 10.4), он не будет знать, что взаимодействует с клиентом IPv4. Двойной стек протоколов решает эту проблему. Аналогично, клиент IPv4 не знает, что он взаимодействует с сервером IPv6.

Главное в данном сценарии то, что узел сервера с двойным стеком имеет и адрес IPv4, и адрес IPv6. Этот сценарий будет работать, пока используются адреса IPv4.

Сценарий работы UDP-сервера IPv6 аналогичен, но формат адреса может меняться для каждой дейтаграммы. Например, если сервер IPv6 получает дейтаграмму от клиента IPv4, адрес, возвращаемый функцией recvfrom, будет адресом IPv4, преобразованным к виду IPv6. Сервер отвечает на запрос клиента, вызывая функцию sendto с адресом IPv4, преобразованным к виду IPv6, в качестве адреса получателя. Формат адреса сообщает ядру, что нужно отправить клиенту дейтаграмму IPv4. Но следующей дейтаграммой, полученной сервером, может быть дейтаграмма IPv6, и функция recvfrom возвратит адрес IPv6. Если сервер отвечает, ядро генерирует дейтаграмму IPv6.

На рис. 12.2 показано, как обрабатывается полученная дейтаграмма IPv4 или IPv6 в зависимости от типа принимающего сокета для TCP и UDP. Предполагается, что это узел с двойным стеком.

Рис. 12.2. Обработка полученных дейтаграмм IPv4 или IPv6 в зависимости от типа принимающего сокета

Если дейтаграмма IPv4 приходит на сокет IPv4, ничего особенного не происходит. На рисунке изображены две стрелки, помеченные «IPv4»: одна для TCP, другая для UDP. Между клиентом и сервером происходит обмен дейтаграммами IPv4.

Если дейтаграмма IPv6 приходит на сокет IPv6, ничего особенного не происходит. На рисунке изображены две стрелки, помеченные «IPv6»: одна для TCP. другая для UDP. Между клиентом и сервером происходит обмен дейтаграммами IPv6.

Когда дейтаграмма IPv4 приходит на сокет IPv6, ядро возвращает соответствующий адрес IPv4, преобразованный к виду IPv6, в качестве адреса, возвращаемого функцией accept (TCP) или recvfrom (UDP). На рисунке это показано двумя штриховыми стрелками. Такое сопоставление возможно, поскольку адрес IPv4 можно всегда представить как адрес IPv6. Между клиентом и сервером происходит обмен дейтаграммами IPv4.

Обратное неверно: поскольку, вообще говоря, адрес IPv6 нельзя представить как адрес IPv4, на рисунке отсутствуют стрелки от протокола IPv6 к двум сокетам IPv4.

Большинство узлов с двойным стеком должны использовать следующие правила обращения с прослушиваемыми сокетами:

1. Прослушиваемый сокет IPv4 может принимать соединения только от клиентов IPv4.

2. Если у сервера есть прослушиваемый сокет IPv6, связанный с универсальным адресом, и параметр сокета IPV6_V6ONLY (см. раздел 7.8) не установлен, этот сокет может принимать исходящие соединения как от клиентов IPv4, так и от клиентов IPv6. Для соединения с клиентом IPv4 локальный адрес сервера для соединения будет соответствующим адресом IPv4, преобразованным к виду IPv6.

3. Если у сервера есть прослушиваемый сокет IPv6, связанный с адресом IPv6, не являющимся адресом IPv4, преобразованным к виду IPv6, или его сокет связан с универсальным адресом при установленном параметре сокета IPV6_V6ONLY (раздел 7.8), этот сокет может принимать исходящие соединения только от клиентов IPv6.

12.3. Клиент IPv6, сервер IPv4

Теперь мы поменяем протоколы, используемые клиентом и сервером в примере из предыдущего раздела. Сначала рассмотрим TCP-клиент IPv6, запущенный на узле с двойным стеком протоколов.

1. Сервер IPv4 запускается на узле, поддерживающем только IPv4, и создает прослушиваемый сокет IPv4.

2. Запускается клиент IPv6 и вызывает функцию gethostbyname, запрашивая только адреса IPv6 (запрашивает семейство AF_INET6 и устанавливает флаг AI_V4MAPPED в структуре hints). Поскольку у сервера, поддерживающего только IPv4, есть лишь записи типа А, мы видим, согласно табл. 11.3, что клиенту возвращается адрес IPv4, преобразованный к виду IPv6.

3. Клиент IPv6 вызывает функцию connect с адресом IPv4, преобразованным к виду IPv6, в структуре адреса сокета IPv6. Ядро обнаруживает преобразованный адрес и автоматически посылает серверу сегмент SYN IPv4.

4. Сервер отвечает сегментом SYN/ACK IPv4, и устанавливается соединение, по которому происходит обмен дейтаграммами IPv4. Этот сценарий мы схематически изображаем на рис. 12.3.

Рис. 12.3. Обработка клиентских запросов в зависимости от типа адреса и типа сокета

Если TCP-клиент IPv4 вызывает функцию connect, задавая адрес IPv4, или если UDP-клиент IPv4 вызывает функцию sendto, задавая адрес IPv4, ничего особенного не происходит. На рисунке это изображено двумя стрелками, помеченными «IPv4».

Если TCP-клиент IPv6 вызывает функцию connect, задавая адрес IPv6, или если UDP-клиент IPv6 вызывает функцию sendto, задавая адрес IPv6, тоже ничего особенного не происходит. На рисунке это показано двумя стрелками, помеченными «IPv6».