引言
最近公司的App不能提交到App Store了。因为，我们的app无法支持NAT64网络环境。苹果还算是比较人性化，给出了解决方案 Supporting IPv6 DNS64/NAT64 Networks。这篇文章说得很详细，大致意思就是尽量使用域名而不是ip地址访问服务器，主要调用了 getaddrinfo 这个方法。他会根据你给的选项及当前所处的网络环境，返回一个ip地址列表。当然如果是NAT64网络，也会包含ipv6地址(如果域名绑定了ipv6地址，则返回服务器的ipv6地址；如果服务器只有ipv4地址，则它会自动帮你合成一个ipv6地址）。这样会省去你很多麻烦。
我们的app直接使用low-level BSD socket api通过tcp协议直接与后台服务器通信。服务器只有ipv4地址，并且没有绑定域名。刚开始我们尝试使用苹果给出的示例代码解决该问题：
#include <sys/socket.h>
#include <netdb.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <err.h>
uint8_t ipv4[4] = {192, 0, 2, 1};
struct addrinfo hints, *res, *res0;
int error, s;
const char *cause = NULL;
char ipv4_str_buf[INET_ADDRSTRLEN] = { 0 };
const char *ipv4_str = inet_ntop(AF_INET, &ipv4, ipv4_str_buf, sizeof(ipv4_str_buf));
memset(&hints, 0, sizeof(hints));
hints.ai_family = PF_UNSPEC;
hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
hints.ai_flags = AI_DEFAULT;
error = getaddrinfo(ipv4_str, "http", &hints, &res0);
if (error) {
errx(1, "%s", gai_strerror(error));
/*NOTREACHED*/
}
s = -1;
for (res = res0; res; res = res->ai_next) {
s = socket(res->ai_family, res->ai_socktype,
res->ai_protocol);
if (s < 0) {
cause = "socket";
continue;
}
if (connect(s, res->ai_addr, res->ai_addrlen) < 0) {
cause = "connect";
close(s);
s = -1;
continue;
}
break; /* okay we got one */
}
if (s < 0) {
err(1, "%s", cause);
/*NOTREACHED*/
}
freeaddrinfo(res0);
看起来很简单： 将我们想要合成的ipv4地址、端口及选项传给getaddrinfo就可以得到一个地址链表；然后，我们测试地址的连通性，在其中找到一个可用的。
但是，经过测试发现，getaddrinfo针对域名可以工作，但是对于ipv4地址却不能合成ipv6地址。这非常奇怪，我查阅了两份关于IPv6的RFC文档: RFC4038: Application Aspects of IPv6 Transition和rfc7050: Discovery of the IPv6 Prefix Used for IPv6 Address Synthesis；也在苹果官方论坛上咨询了，他们给的答复是可以正常工作，并且建议使用域名。。。但是我这边确实是不可以的啊，相同的代码，而且后台服务器也没域名。在申请到新域名之前，作为过渡方案，没办法，只能另辟蹊径了。
前面提到 getaddrinfo 对于域名可以正确地工作。我们为什么不利用这一点呢？
原理
首先先针对一个比较知名的域名调用getaddrinfo得到ip地址列表，然后针对地址列表进行进一步处理，用我们的ip地址替换ip地址列表中的地址。在rfc7050: Discovery of the IPv6 Prefix Used for IPv6 Address Synthesis这篇文章中，提到了一个非常特殊的域名 ipv4only.arpa., 该域名只绑定了两个ipv4地址。这非常好，因为我们无需担心挑选的域名绑定了ipv6地址，给我们处理地址列时带来不便,增加了问题的复杂度。所以，我们的思路是：
- 首先调用getaddrinfo对 ipv4only.arpa. 进行解析，得到地址列表；
- 对地址列表进一步进行处理：
- ipv4地址，直接进行处理；
- ipv6地址，将高4个字节替换成我们的ip地址。
- 删除其中的重复项。
实现
函数参数与getaddrinfo一致。但是，hostname是ipv4地址字符串，servname是端口数字字符串。函数声明如下：
int
getaddrinfo4ipv4literal(const char *hostname, const char *servname,
const struct addrinfo *hints, struct addrinfo **res);
- 获取地址列表
int
getaddrinfo4ipv4literal(const char *hostname, const char *servname,
const struct addrinfo *hints, struct addrinfo **res)
{
int rlt = 0;
// 1. get address list
rlt = getaddrinfo("ipv4only.arpa", "http", hints, res);
需要注意的是，这里servname传递的是"http"。事实证明，传递一个任意的端口数字字符串也是可以的，并不影响地址的解析。
- 地址替换
地址替换需要注意的是，不同的地址会有不同的替换方法：ipv4直接替换；ipv6只替换地址的高4个字节。代码如下：
in_addr_t ipv4 = inet_addr(hostname);
in_port_t port = htons(atoi(servname));
// 2. look through the address list and replace the ipv4 address and port by ours
struct addrinfo *tempRes;
for (tempRes = *res; tempRes; tempRes = tempRes->ai_next) {
if (tempRes->ai_family == AF_INET)// IPv4
{
struct sockaddr_in *dest = (struct sockaddr_in *)tempRes->ai_addr;
// overwrite
dest->sin_addr.s_addr = ipv4;
dest->sin_port = port;
}
else if(tempRes->ai_family == AF_INET6)// IPv6
{
struct sockaddr_in6 *dest = (struct sockaddr_in6 *)tempRes->ai_addr;
// overwrite the last four bytes
memcpy(&dest->sin6_addr.__u6_addr.__u6_addr8 + 12,&ipv4, sizeof(in_addr_t));
dest->sin6_port = port;
}
- 消除重复项
因为 ipv4only.arpa. 绑定了两个ipv4地址，所以经过第二步的替换后，出现了重复项。所以，我们需要稍微处理下。本质上就是对一个链表做删除重复项操作。
/**
* remove duplicated items
*/
void removeduplicateditems(struct addrinfo **res)
{
struct addrinfo *current, *checking, *previousChecking;
current = *res;
while (current != NULL && current->ai_next != NULL) {
checking = current->ai_next;
previousChecking = current;
while (checking != NULL) {
if (ipequal(checking,current)) {
previousChecking->ai_next = checking->ai_next;
checking->ai_next = NULL;
freeaddrinfo(checking);
checking = previousChecking->ai_next;
}
else
{
checking = checking->ai_next;
}
}
current = current->ai_next;
}
}
原理其实很简单。全部代码见 GitHub。
讨论
虽然，我们解决了该问题，但是这只是一个过渡方案。还是应该像苹果建议的那样，申请一个域名，这会降低问题的复杂度。另外，服务器最好分配一个IPv6地址，毕竟IPv6是大势所趋。
