Beej's Guide 系列連載 04：IP 位址、位元組序與 Socket 結構體

IPv4 與 IPv6 位址格式

• IPv4：32 位，點分十進制，如 192.0.2.111。
• IPv6：128 位，冒號十六進制，如 2001:0db8:c9d2:aee5:73e3:934a:a5ae:9551。
• IPv4 映射到 IPv6：::ffff:192.0.2.33。

子網遮罩

用於區分網路位與主機位。預設：A 類 255.0.0.0，B 類 255.255.0.0，C 類 255.255.255.0。CIDR 表示法如 /24。

埠號

IP 如飯店地址，Port 如房間號。知名埠：HTTP 80, HTTPS 443, SSH 22, DNS 53。

位元組序轉換

網路序為 Big-Endian，主機序視 CPU 而定（x86 為 Little-Endian）。必須轉換：

所有放入結構體的埠號、IP 位址必須先經 htons/htonl 轉換。

核心 Socket 結構體

struct addrinfo (通用、支援 IPv4/IPv6)

struct addrinfo {
    int              ai_flags;
    int              ai_family;     // AF_INET, AF_INET6, AF_UNSPEC
    int              ai_socktype;   // SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM
    int              ai_protocol;   // 0, IPPROTO_TCP, IPPROTO_UDP
    size_t           ai_addrlen;
    struct sockaddr *ai_addr;
    char            *ai_canonname;
    struct addrinfo *ai_next;
};

用 getaddrinfo() 填充，取代舊式 gethostbyname。

struct sockaddr (通用基址)

struct sockaddr {
    sa_family_t  sa_family;  // AF_INET, AF_INET6
    char         sa_data[14]; // 協定位址 (含 port + IP)
};

struct sockaddr_in (IPv4 專用)

struct sockaddr_in {
    sa_family_t    sin_family; // AF_INET
    in_port_t      sin_port;   // 已為網路序
    struct in_addr sin_addr;   // 32 位 IP
    unsigned char  sin_zero[8]; // 填充對齊
};
struct in_addr { uint32_t s_addr; };

struct sockaddr_in6 (IPv6 專用)

struct sockaddr_in6 {
    sa_family_t     sin6_family;   // AF_INET6
    in_port_t       sin6_port;
    uint32_t        sin6_flowinfo;
    struct in6_addr sin6_addr;     // 128 位 IP
    uint32_t        sin6_scope_id; // 介面索引
};
struct in6_addr { unsigned char s6_addr[16]; };

struct sockaddr_storage (通用儲存，足夠大)

struct sockaddr_storage {
    sa_family_t ss_family; // AF_INET or AF_INET6
    char        __ss_padding[128-sizeof(sa_family_t)];
    __ss_align;            // 強制對齊
};

用於 accept()、recvfrom() 等不確定 IPv4/IPv6 的場合，再根據 ss_family 轉型。