iOS應用支援IPV6，就那點事兒

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原文串連 果然是蘋果打個哈欠，iOS行業內就得起一次風暴呀。自從5月初Apple明文規定所有開發人員在6月1號以後提交新版本需要支援IPV6-Only的網路，大家便開始熱火朝天的研究如何支援IPV6，以及應用中哪些模組目前不支援IPV6。 一、IPV6-Only支援是啥？首先IPV6，是對IPV4地址空間的擴充。目前當我們用iOS裝置串連上Wifi、4G、3G等網路時，裝置被分配的地址均是IPV4地址，但是隨著電訊廠商和企業逐漸部署IPV6 DNS64/NAT64網路之後，裝置被分配的地址會變成IPV6的地址，而這些網路就是所謂的IPV6-Only網路，並且仍然可以通過此網路去擷取IPV4地址提供的內容。用戶端向伺服器端請求網域名稱解析，首先通過DNS64 Server查詢IPv6的地址，如果查詢不到，再向DNS Server查詢IPv4地址，通過DNS64 Server合成一個IPV6的地址，最終將一個IPV6的地址返回給用戶端。：  在Mac OS 10.11＋的雙網卡的Mac機器（乙太網路口＋無線網卡），我們可以通過類比構建這麼一個local IPv6 DNS64/NAT64 的網路環境去測試應用是否支援IPV6-Only網路，大概原理如下：

• 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如何審核支援IPV6-Only？ 首先第一點：這裡說的支援IPV6-Only網路，其實就是說讓應用在 IPv6 DNS64/NAT64 網路環境下仍然能夠正常運行。但是考慮到我們目前的實際網路環境仍然是IPV4網路，所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來拒絕審核通過，因為IPV4的API和IPV6的API調用都會同時存在於代碼中（ 不過為了減小審核被拒風險，建議將IPV4專有API通過IPV6的相容API來替換）。 其次第二點：Apple官方聲明iOS9開始向IPV6支援過渡，在iOS9.2+支援通過getaddrInfo方法將IPV4地址合成IPV6地址（ The ability to synthesize IPv6 addresses was added to getaddrinfo in iOS 9.2 and OS X 10.11.2）。其提供的Reachability庫在iOS8系統下，當從IPV4切換到IPV6網路，或者從IPV6網路切換到IPV4，是無法監控到網路狀態的變化。也有一些開發人員針對這些Bug詢問Apple的審核部門， 給予的回覆是只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：只要應用的主流程支援IPV6，通過蘋果審核即可。對於不支援IPV6的模組，考慮到我們現實IPV6網路的部署還需要一段時間，短時間內不會影響我們使用者的使用。但隨著4G網路IPV6的部署，這部分模組還是需要逐漸安排人力進行支援。 追加第四點：如果應用一直直接使用IPV4地址通過NSURLConenction或者NSURLSession進行網路請求(一般需要伺服器允許，且用戶端需要在header中偽裝host)；經測試，IPV6網路環境下，直接使用IPV4地址在iOS9及以上的系統仍然能夠正常訪問；在iOS8.4及以下不能正常訪問；這一點蘋果的解釋和建議是這樣的：

Note: In iOS 9 and OS X 10.11 and later, NSURLSession and CFNetwork automatically synthesize IPv6 addresses from IPv4 literals locally on devices operating on DNS64/NAT64 networks. However, you should still work to rid your code of IP address literals.

三、應用如何支援IPV6-Only？對於如何支援IPV6-Only，官方給出了如下幾點標準：（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只說了NSURLSession和CFNetwork的API不需要改變，但是並沒有提及到NSURLConnection。 從上文的參考資料中，我們看到NSURLSession、NSURLConnection同屬於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網路請求，大家一般都會選擇AFNetworking進行請求發送，由於曆史原因，應用的代碼基本上都深度引用了AFHTTPRequestOperation類，所以目前API網路請求均需要通過NSURLConnection發送出去，所以必須確認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，雖然蘋果只要求最新版本支援IPV6－Only，但是出於對使用者負責的態度，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進行網路狀態判斷，但是在裡面卻使用了IPV4的專用API。

在Pods:Reachability中AF_INET                  Files:Reachability.mstruct 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的官方範例，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)去開啟網路狀態監控，經過我們測試，在iOS9以上的系統上IPV4和IPV6網路環境均能夠正常使用；但是在iOS8上IPV4和IPV6相互切換的時候無法監控到網路狀態的變化，可能是因為蘋果在iOS8上還並沒有對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的網路）。 （3）當大家都在要求Reachability添加對於IPV6的支援，其實蘋果在iOS9以上對Zero Address進行了特別處理，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，但是蘋果審核並不關心。四、底層的socket API如何同時支援IPV4和IPV6？由於在應用中使用了網路診斷的組件，大量使用了底層的 socket API，所以對於IPV6支援，這塊是個重頭戲。如果你的應用中使用了長串連，其必然會使用底層socket API，這一塊也是需要支援IPV6的。 對於Socket如何同時支援IPV4和IPV6，可以參考Google的開源庫CocoaAsyncSocket.下面我針對我們的開源 網路診斷組件, 說一下是如何同時支援IPV4和IPV6的。 開源地址：https://github.com/Lede-Inc/LDNetDiagnoService_IOS.git 這個網路診斷組件的主要功能如下：

• 本網環境的監測（本機IP＋本地網關＋本地DNS＋網域名稱解析）；
• 通過TCP Connect監測到網域名稱的連通性；
• 通過Ping 監測到目標主機的連通耗時；
• 通過traceRoute監測裝置到目標主機中間每一個路由器節點的ICMP耗時；

4.1 IP地址從二進位到符號的轉化之前我們都是通過inet_ntoa()進行二進位到符號，這個API只能轉化IPV4地址。而inet_ntop()能夠相容轉化IPV4和IPV6地址。 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相當於我們在終端中輸入ifconfig命令擷取字串，然後對ifconfig結果字串進行解析，擷取其中en0（Wifi）、pdp_ip0（移動網路）的ip地址。注意： （1）在模擬器和真機上都會出現以FE80開頭的IPV6單播地址影響我們判斷，所以在這裡進行特殊的處理（當第一次遇到不是單播地址的IP地址即為本機IP地址）。 （2）在IPV6環境下，真機測試的時候，第一個出現的是一個IPV4地址，所以在IPV4條件下第一次遇到單播地址不退出。

+ (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地址，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地址                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 裝置網關地址擷取擷取支援IPV6其實是在IPV4擷取網關地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，就是拷貝的地址位元組數。去掉了ROUNDUP的處理。 （解析出來的地址老是少了4個位元組，結果是位移量搞錯了，糾結了半天），具體參考源碼庫。

   /* net.route.0.inet.flags.gateway */    int mib[] = {CTL_NET, PF_ROUTE, 0, AF_INET6, NET_RT_FLAGS, RTF_GATEWAY};    if (sysctl(mib, sizeof(mib) / sizeof(int), buf, &l, 0, 0) < 0 xss=removed xss=removed>rtm_addrs & (1 << i xss=removed xss=removed>sa_len));                } else {                    sa_tab[i] = NULL;                }            }  //for IPV6     for (i = 0; i < RTAX>rtm_addrs & (1 << i xss=removed xss=removed>sin6_len);                } else {                    sa_tab[i] = NULL;                }            }4.4 裝置DNS地址擷取支援IPV6IPV4時只需要通過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()介面才能擷取。+(NSArray *)outPutDNSServers{    res_state res = malloc(sizeof(struct __res_state));    int result = res_ninit(res);    NSMutableArray *servers = [[NSMutableArray alloc] init];    if (result == 0) {        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 = 0; 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 網域名稱DNS地址擷取支援IPV6在IPV4網路下我們通過gethostname擷取，而在IPV6環境下，通過新的gethostbyname2函數擷取。

//ipv4phot = gethostbyname(hostN);//ipv6 phot = gethostbyname2(hostN, AF_INET6);

4.5 ping方案支援IPV6Apple的官方提供了最新的支援IPV6的ping方案，參考地址如下：https://developer.apple.com/library/mac/samplecode/SimplePing/Introduction/Intro.html只是需要注意的是： （1）返回的packet去掉了IPHeader部分，IPV6的header部分也不返回TTL（Time to Live）欄位； （2）IPV6的ICMP報文不進行checkSum的處理；4.6 traceRoute方案支援IPV6其實是通過建立socket通訊端類比ICMP報文的發送，以計算耗時； 兩個關鍵的地方需要注意： （1）IPV6中去掉IP_TTL欄位，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，制定目標IP地址的大小；因為前一個參數只是指明了IP地址的開始地址。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方法就會一直返回－1，erroNo報22 Invalid argument的錯誤。關鍵代碼如下：（完整代碼參考開源組件）

//構造通用的IP地址結構stuck sockaddr NSString *ipAddr0 = [serverDNSs objectAtIndex:0];    //設定server主機的套介面地址    NSData *addrData = nil;    BOOL isIPV6 = NO;    if ([ipAddr0 rangeOfString:@":"].location == NSNotFound) {        isIPV6 = NO;        struct sockaddr_in nativeAddr4;        memset(&nativeAddr4, 0, 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, 0, 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socketif ((recv_sock = socket(destination->sa_family, SOCK_DGRAM, isIPV6?IPPROTO_ICMPV6:IPPROTO_ICMP)) < 0 xss=removed>sa_family, SOCK_DGRAM, 0)) &lt; 0)//設定sender 通訊端的ttlif ((isIPV6? setsockopt(send_sock,IPPROTO_IPV6, IPV6_UNICAST_HOPS, &ttl, sizeof(ttl)):setsockopt(send_sock, IPPROTO_IP, IP_TTL, &ttl, sizeof(ttl))) &lt; 0)//發送成功傳回值等於發送訊息的長度ssize_t sentLen = sendto(send_sock, cmsg, sizeof(cmsg), 0, (struct sockaddr *)destination, isIPV6?sizeof(struct sockaddr_in6):sizeof(struct sockaddr_in));

  

iOS應用支援IPV6，就那點事兒