iOS應用支援IPV6，就那點事兒

果然是蘋果打個哈欠，iOS行業内就得起一次風暴呀。自從5月初Apple明文規定所有開發者在6月1号以後送出新版本需要支援IPV6-Only的網絡，大家便開始熱火朝天的研究如何支援IPV6，以及應用中哪些子產品目前不支援IPV6。

一、IPV6-Only支援是啥？

首先IPV6，是對IPV4位址空間的擴充。目前當我們用iOS裝置連接配接上Wifi、4G、3G等網絡時，裝置被配置設定的位址均是IPV4位址，但是随着營運商和企業逐漸部署IPV6 DNS64/NAT64網絡之後，裝置被配置設定的位址會變成IPV6的位址，而這些網絡就是所謂的IPV6-Only網絡，并且仍然可以通過此網絡去擷取IPV4位址提供的内容。用戶端向伺服器端請求域名解析，首先通過DNS64 Server查詢IPv6的位址，如果查詢不到，再向DNS Server查詢IPv4位址，通過DNS64 Server合成一個IPV6的位址，最終将一個IPV6的位址傳回給用戶端。

在Mac OS 10.11＋的雙網卡的Mac機器（以太網口＋無線網卡），我們可以通過模拟建構這麼一個local IPv6 DNS64/NAT64 的網絡環境去測試應用是否支援IPV6-Only網絡.

參考資料：
- https://developer.apple.com/library/mac/documentation/NetworkingInternetWeb/Conceptual/NetworkingOverview/UnderstandingandPreparingfortheIPv6Transition/UnderstandingandPreparingfortheIPv6Transition.html#//apple_ref/doc/uid/TP40010220-CH213-SW1

二、Apple如何稽核支援IPV6-Only？

首先第一點：這裡說的支援IPV6-Only網絡，其實就是說讓應用在 IPv6 DNS64/NAT64 網絡環境下仍然能夠正常運作。但是考慮到我們目前的實際網絡環境仍然是IPV4網絡，是以應用需要能夠同時保證IPV4和IPV6環境下的可用性。從這點來說，蘋果不會去掃描IPV4的專有API來拒絕稽核通過，因為IPV4的API和IPV6的API調用都會同時存在于代碼中。

其次第二點：Apple官方聲明iOS9開始向IPV6支援過渡，在iOS9.2+支援IPV4位址合成IPV6位址。其提供的Reachability庫在iOS8系統下，當從IPV4切換到IPV6網絡，或者從IPV6網絡切換到IPV4，是無法監控到網絡狀态的變化。也有一些開發者針對這些Bug詢問Apple的稽核部門，給予的答複是隻需要在蘋果最新的系統上保證IPV6的相容性即可。

最後第三點：隻要應用的主流程支援IPV6，通過蘋果稽核即可。對于不支援IPV6的子產品，考慮到我們現實IPV6網絡的部署還需要一段時間，短時間内不會影響我們使用者的使用。但随着4G網絡IPV6的部署，這部分子產品還是需要逐漸安排人力進行支援。

三、應用如何支援IPV6-Only？

對于如何支援IPV6-Only，官方給出了如下幾點标準：（這裡就不對其進行解釋了，大家看上面的參考連結即可）

1. Use High-Level Networking Frameworks;
2. Don’t Use IP Address Literals;
3. Check Source Code for IPv6 DNS64/NAT64 Incompatibilities;
4. Use System APIs to Synthesize IPv6 Addresses;

3.1 NSURLConnection是否支援IPV6？

官方的這句話讓我們疑惑頓生：

using high-level networking APIs such as NSURLSession and the CFNetwork frameworks and you connect by name, you should not need to change anything for your app to work with IPv6 addresses

隻說了NSURLSession和CFNetwork的API不需要改變，但是并沒有提及到NSURLConnection。從上文的參考資料中，我們看到NSURLSession、NSURLConnection同屬于Cocoa的url loading system，可以猜測出NSURLConnection在ios9上是支援IPV6的。

應用裡面的API網絡請求，大家一般都會選擇AFNetworking進行請求發送，由于曆史原因，應用的代碼基本上都深度引用了AFHTTPRequestOperation類，是以目前API網絡請求均需要通過NSURLConnection發送出去，是以必須确認NSURLConnection是否支援IPV6. 經過測試，NSURLConnection在最新的iOS9系統上是支援IPV6的。

3.2 Cocoa的URL Loading System從iOS哪個版本開始支援IPV6？

目前我們的應用最低版本還需要支援iOS7，雖然蘋果隻要求最新版本支援IPV6－Only，但是出于對使用者負責的态度，我們仍然需要搞清楚在低版本上URL Loading System的API是否支援IPV6.

（to fix me, make some experiments）待續～～～

3.3 Reachability是否需要修改支援IPV6？

我們可以查到應用中大量使用了Reachability進行網絡狀态判斷，但是在裡面卻使用了IPV4的專用API。

在Pods:Reachability中
AF_INET                  Files:Reachability.m
struct sockaddr_in       Files:Reachability.h , Reachability.m

那Reachability應該如何支援IPV6呢？

（1）目前Github的開源庫Reachability的最新版本是3.2，蘋果也出了一個Support IPV6 的Reachability的官方樣例，我們比較了一下源碼，跟Github上的Reachability沒有什麼差異。

（2）我們通常都是通過一個0.0.0.0 (ZeroAddress)去開啟網絡狀态監控，經過我們測試，在iOS9以上的系統上IPV4和IPV6網絡環境均能夠正常使用；但是在iOS8上IPV4和IPV6互相切換的時候無法監控到網絡狀态的變化，可能是因為蘋果在iOS8上還并沒有對IPV6進行相關支援相關。（但是這仍然滿足蘋果要求在最新系統版本上支援IPV6的網絡）。

（3）當大家都在要求Reachability添加對于IPV6的支援，其實蘋果在iOS9以上對Zero Address進行了特别處理，官方發言是這樣的：

reachabilityForInternetConnection: This monitors the address 0.0.0.0,

which reachability treats as a special token that causes it to actually

monitor the general routing status of the device, both IPv4 and IPv6.

+ (instancetype)reachabilityForInternetConnection {
    struct sockaddr_in zeroAddress;
    bzero(&zeroAddress, sizeof(zeroAddress));
    zeroAddress.sin_len = sizeof(zeroAddress);
    zeroAddress.sin_family = AF_INET;
    return [self reachabilityWithAddress: (const struct sockaddr *) &zeroAddress];
}

綜上所述，Reachability不需要做任何修改，在iOS9上就可以支援IPV6和IPV4，但是在iOS9以下會存在bug，但是蘋果稽核并不關心。

四、底層的socket API如何同時支援IPV4和IPV6？

由于在應用中使用了網絡診斷的元件，大量使用了底層的 socket API，是以對于IPV6支援，這塊是個重頭戲。如果你的應用中使用了長連接配接，其必然會使用底層socket API，這一塊也是需要支援IPV6的。對于Socket如何同時支援IPV4和IPV6，可以參考谷歌的開源庫CocoaAsyncSocket.

下面我針對我們的開源網絡診斷元件, 說一下是如何同時支援IPV4和IPV6的。

開源位址：https://github.com/Lede-Inc/LDNetDiagnoService_IOS.git

這個網絡診斷元件的主要功能如下：

本地網絡環境的監測（本機IP＋本地網關＋本地DNS＋域名解析）；
通過TCP Connect監測到域名的連通性；
通過Ping 監測到目标主機的連通耗時；
通過traceRoute監測裝置到目标主機中間每一個路由器節點的ICMP耗時；

4.1 IP位址從二進制到符号的轉化

之前我們都是通過inet_ntoa()進行二進制到符号，這個API隻能轉化IPV4位址。而inet_ntop()能夠相容轉化IPV4和IPV6位址。寫了一個公用的in6_addr的轉化方法如下：

//for IPV6
+(NSString *)formatIPV6Address:(struct in6_addr)ipv6Addr{
    NSString *address = nil;

    char dstStr[INET6_ADDRSTRLEN];
    char srcStr[INET6_ADDRSTRLEN];
    memcpy(srcStr, &ipv6Addr, sizeof(struct in6_addr));
    if(inet_ntop(AF_INET6, srcStr, dstStr, INET6_ADDRSTRLEN) != NULL){
        address = [NSString stringWithUTF8String:dstStr];
    }

    return address;
}

//for IPV4
+(NSString *)formatIPV4Address:(struct in_addr)ipv4Addr{
    NSString *address = nil;

    char dstStr[INET_ADDRSTRLEN];
    char srcStr[INET_ADDRSTRLEN];
    memcpy(srcStr, &ipv4Addr, sizeof(struct in_addr));
    if(inet_ntop(AF_INET, srcStr, dstStr, INET_ADDRSTRLEN) != NULL){
        address = [NSString stringWithUTF8String:dstStr];
    }

    return address;
}

4.2 本機IP擷取支援IPV6

相當于我們在終端中輸入ifconfig指令擷取字元串，然後對ifconfig結果字元串進行解析，擷取其中en0（模拟器）、pdp_ip0（真機）的ip位址。

注意：

（1）在模拟器和真機上都會出現以FE80開頭的IPV6單點傳播位址影響我們判斷，是以在這裡進行特殊的處理（當第一次遇到不是單點傳播位址的IP位址即為本機IP位址）。

（2）在IPV6環境下，真機測試的時候，第一個出現的是一個IPV4位址，是以在IPV4條件下第一次遇到單點傳播位址不退出。

+ (NSString *)deviceIPAdress
{
        while (temp_addr != NULL) {
            NSLog(@"ifa_name===%@",[NSString stringWithUTF8String:temp_addr->ifa_name]);
            // Check if interface is en0 which is the wifi connection on the iPhone
            if ([[NSString stringWithUTF8String:temp_addr->ifa_name] isEqualToString:@"en0"] || [[NSString stringWithUTF8String:temp_addr->ifa_name] isEqualToString:@"pdp_ip0"])
            {
                //如果是IPV4位址，直接轉化
                if (temp_addr->ifa_addr->sa_family == AF_INET){
                    // Get NSString from C String
                   address = [self formatIPV4Address:((struct sockaddr_in *)temp_addr->ifa_addr)->sin_addr];
                }

                //如果是IPV6位址
                else if (temp_addr->ifa_addr->sa_family == AF_INET6){
                    address = [self formatIPV6Address:((struct sockaddr_in6 *)temp_addr->ifa_addr)->sin6_addr];
                    if (address && ![address isEqualToString:@""] && ![address.uppercaseString hasPrefix:@"FE80"]) break;
                }
            }

            temp_addr = temp_addr->ifa_next;
        }
    }
}

4.3 裝置網關位址擷取擷取支援IPV6

其實是在IPV4擷取網關位址的源碼的基礎上進行了修改，初開把AF_INET－>AF_INET6, sockaddr -> sockaddr_in6之外，還需要注意如下修改，就是拷貝的位址位元組數。去掉了ROUNDUP的處理。（解析出來的位址老是少了4個位元組，結果是偏移量搞錯了，糾結了半天），具體參考源碼庫。

/* net.route.0.inet.flags.gateway */
    int mib[] = {CTL_NET, PF_ROUTE, , AF_INET6, NET_RT_FLAGS, RTF_GATEWAY};

    if (sysctl(mib, sizeof(mib) / sizeof(int), buf, &l, , ) < ) {
         address = @"192.168.0.1";
    }

    ....

    //for IPV4
    for (i = ; i < RTAX_MAX; i++) {
                if (rt->rtm_addrs & ( << i)) {
                    sa_tab[i] = sa;
                    sa = (struct sockaddr *)((char *)sa + ROUNDUP(sa->sa_len));
                } else {
                    sa_tab[i] = NULL;
                }
            }

  //for IPV6
     for (i = ; i < RTAX_MAX; i++) {
                if (rt->rtm_addrs & ( << i)) {
                    sa_tab[i] = sa;
                    sa = (struct sockaddr_in6 *)((char *)sa + sa->sin6_len);
                } else {
                    sa_tab[i] = NULL;
                }
            }

4.4 裝置DNS位址擷取支援IPV6

IPV4時隻需要通過res_ninit進行初始化就可以擷取，但是在IPV6環境下需要通過res_getservers()接口才能擷取。

+(NSArray *)outPutDNSServers{
    res_state res = malloc(sizeof(struct __res_state));
    int result = res_ninit(res);

    NSMutableArray *servers = [[NSMutableArray alloc] init];
    if (result == ) {
        union res_9_sockaddr_union *addr_union = malloc(res->nscount * sizeof(union res_9_sockaddr_union));
        res_getservers(res, addr_union, res->nscount);

        for (int i = ; i < res->nscount; i++) {
            if (addr_union[i].sin.sin_family == AF_INET) {
                char ip[INET_ADDRSTRLEN];
                inet_ntop(AF_INET, &(addr_union[i].sin.sin_addr), ip, INET_ADDRSTRLEN);
                NSString *dnsIP = [NSString stringWithUTF8String:ip];
                [servers addObject:dnsIP];
                NSLog(@"IPv4 DNS IP: %@", dnsIP);
            } else if (addr_union[i].sin6.sin6_family == AF_INET6) {
                char ip[INET6_ADDRSTRLEN];
                inet_ntop(AF_INET6, &(addr_union[i].sin6.sin6_addr), ip, INET6_ADDRSTRLEN);
                NSString *dnsIP = [NSString stringWithUTF8String:ip];
                [servers addObject:dnsIP];
                NSLog(@"IPv6 DNS IP: %@", dnsIP);
            } else {
                NSLog(@"Undefined family.");
            }
        }
    }
    res_nclose(res);
    free(res);

    return [NSArray arrayWithArray:servers];
}

4.4 域名DNS位址擷取支援IPV6

在IPV4網絡下我們通過gethostname擷取，而在IPV6環境下，通過新的gethostbyname2函數擷取。

//ipv4
phot = gethostbyname(hostN);

//ipv6
 phot = gethostbyname2(hostN, AF_INET6);

4.5 ping方案支援IPV6

Apple的官方提供了最新的支援IPV6的ping方案，參考位址如下：

https://developer.apple.com/library/mac/samplecode/SimplePing/Introduction/Intro.html

隻是需要注意的是：

（1）傳回的packet去掉了IPHeader部分，IPV6的header部分也不傳回TTL（Time to Live）字段；

（2）IPV6的ICMP封包不進行checkSum的處理；

4.6 traceRoute方案支援IPV6

其實是通過建立socket套接字模拟ICMP封包的發送，以計算耗時；

兩個關鍵的地方需要注意：

（1）IPV6中去掉IP_TTL字段，改用跳數IPV6_UNICAST_HOPS來表示；

（2）sendto方法可以相容支援IPV4和IPV6，但是需要最後一個參數，制定目标IP位址的大小；因為前一個參數隻是指明了IP位址的開始位址。千萬不要用統一的sizeof(struct sockaddr), 因為sockaddr_in 和 sockaddr都是16個位元組，兩者可以通用，但是sockaddr_in6的資料結構是28個位元組，如果不顯式指定，sendto方法就會一直傳回－1，erroNo報22 Invalid argument的錯誤。

關鍵代碼如下：（完整代碼參考開源元件）

//構造通用的IP位址結構stuck sockaddr

 NSString *ipAddr0 = [serverDNSs objectAtIndex:];
    //設定server主機的套接口位址
    NSData *addrData = nil;
    BOOL isIPV6 = NO;
    if ([ipAddr0 rangeOfString:@":"].location == NSNotFound) {
        isIPV6 = NO;
        struct sockaddr_in nativeAddr4;
        memset(&nativeAddr4, , sizeof(nativeAddr4));
        nativeAddr4.sin_len = sizeof(nativeAddr4);
        nativeAddr4.sin_family = AF_INET;
        nativeAddr4.sin_port = htons(udpPort);
        inet_pton(AF_INET, ipAddr0.UTF8String, &nativeAddr4.sin_addr.s_addr);
        addrData = [NSData dataWithBytes:&nativeAddr4 length:sizeof(nativeAddr4)];
    } else {
        isIPV6 = YES;
        struct sockaddr_in6 nativeAddr6;
        memset(&nativeAddr6, , sizeof(nativeAddr6));
        nativeAddr6.sin6_len = sizeof(nativeAddr6);
        nativeAddr6.sin6_family = AF_INET6;
        nativeAddr6.sin6_port = htons(udpPort);
        inet_pton(AF_INET6, ipAddr0.UTF8String, &nativeAddr6.sin6_addr);
        addrData = [NSData dataWithBytes:&nativeAddr6 length:sizeof(nativeAddr6)];
    }

    struct sockaddr *destination;
    destination = (struct sockaddr *)[addrData bytes];

//建立socket
if ((recv_sock = socket(destination->sa_family, SOCK_DGRAM, isIPV6?IPPROTO_ICMPV6:IPPROTO_ICMP)) < )
if ((send_sock = socket(destination->sa_family, SOCK_DGRAM, )) < )

//設定sender 套接字的ttl
if ((isIPV6? 
setsockopt(send_sock,IPPROTO_IPV6, IPV6_UNICAST_HOPS, &ttl, sizeof(ttl)):
setsockopt(send_sock, IPPROTO_IP, IP_TTL, &ttl, sizeof(ttl))) < )

//發送成功傳回值等于發送消息的長度
ssize_t sentLen = sendto(send_sock, cmsg, sizeof(cmsg), , 
(struct sockaddr *)destination, 
isIPV6?sizeof(struct sockaddr_in6):sizeof(struct sockaddr_in));

iOS應用支援IPV6，就那點事兒 iOS應用支援IPV6，就那點事兒

iOS應用支援IPV6，就那點事兒

一、IPV6-Only支援是啥？

二、Apple如何稽核支援IPV6-Only？

三、應用如何支援IPV6-Only？

3.1 NSURLConnection是否支援IPV6？

3.2 Cocoa的URL Loading System從iOS哪個版本開始支援IPV6？

3.3 Reachability是否需要修改支援IPV6？

四、底層的socket API如何同時支援IPV4和IPV6？

4.1 IP位址從二進制到符号的轉化

4.2 本機IP擷取支援IPV6

4.3 裝置網關位址擷取擷取支援IPV6

4.4 裝置DNS位址擷取支援IPV6

4.4 域名DNS位址擷取支援IPV6

4.5 ping方案支援IPV6

4.6 traceRoute方案支援IPV6

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