C++ IPv6 網絡編程完整指南：從地址結構到雙棧服務器實現

IPv4 面臨的挑戰與 IPv6 誕生背景

• 地址空間耗盡（32 位約 43 億地址）。
• 路由表膨脹，缺乏層次化編址。
• 配置複雜，依賴 DHCP 或靜態分配。

IPv6 採用 128 位地址（約 3.4×10³⁸），引入無狀態自動配置、簡化報頭、內置 IPsec 等特性。

地址結構對比

協議無關編程關鍵 API

getaddrinfo() - 統一名稱解析

替代 gethostbyname，支持 IPv4/IPv6 同時解析：

struct addrinfo hints = {}, *res = nullptr;
hints.ai_family = AF_UNSPEC;    // 允許 IPv4 或 IPv6
hints.ai_socktype = SOCK_STREAM;
hints.ai_protocol = IPPROTO_TCP;
hints.ai_flags = AI_PASSIVE;    // 服務端綁定時使用
getaddrinfo(nullptr, "8080", &hints, &res); // 返回鏈表，包含多個地址

getnameinfo() - 反向解析

將 Socket 地址轉為主機名/服務名。

freeaddrinfo() - 釋放結果鏈表

雙棧客戶端實現流程

1. 調用 getaddrinfo 獲取地址鏈表。
2. 遍歷鏈表，嘗試 socket -> connect，成功即跳出。
3. 使用返回的 ai_addr 進行後續通信。

雙棧服務器實現流程

1. getaddrinfo 設置 AI_PASSIVE | AF_UNSPEC，獲取 IPv4 和 IPv6 兩個監聽地址。
2. 遍歷結果鏈表，為每個地址創建 Socket、bind、listen。
3. 使用 select/poll/IOCP 同時監聽多個 Socket。
4. accept 獲取連接，調用 getnameinfo 顯示客戶端地址。

完整 Echo 服務器代碼骨架

文章提供了基於 MFC/Win32 的 CIPv6 類完整實現，包含：

• WSAStartup 初始化（版本 2.2）。
• getaddrinfo 解析綁定地址（強制 AF_INET6 演示）。
• Socket 創建、綁定、監聽錯誤處理。
• Select 模型處理并發連接。
• recv/send 回環數據。
• 錯誤碼轉文本（FormatMessage）。

遷移建議

• 優先使用 getaddrinfo/getnameinfo 替代舊 API。
• 存儲地址使用 sockaddr_storage（足夠容納 IPv6）。
• 避免硬編碼地址族，使用 AF_UNSPEC 實現協議無關性。
• 測試環境需支持 IPv6（WinXP SP1+/Win7+ 默認支持）。