IPV6

Section: Linux Programmer's Manual (7)
Updated: 2020-12-21
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名前

ipv6 - Linux IPv6 プロトコルの実装

書式

#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

tcp6_socket = socket(AF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
raw6_socket = socket(AF_INET6, SOCK_RAW, protocol);
udp6_socket = socket(AF_INET6, SOCK_DGRAM, protocol);

説明

Linux 2.2 では、Internet Protocol, version 6 をオプションとして実装している。この man ページでは、Linux カーネルと glibc 2.1 での実装に基づいて、 IPv6 の基本的な API を解説する。インターフェースは BSD ソケットインターフェースをもとにしている。 socket(7) を参照。

IPv6 API は、 IPv4 API (ip(7) 参照) とほぼ互換になることを目指している。この man ページでは相違点のみを解説する。

AF_INET6 ソケットを何らかのプロセスにバインドするには、ローカルアドレスを in6_addr 型の変数 in6addr_any からコピーしてくる必要がある。 static な初期値 IN6ADDR_ANY_INIT も用いることができ、これは定数式に展開される。これらの両者はネットワークバイトオーダーである。

IPv6 のループバックアドレス (::1) は global 変数 in6addr_loopback から取得できる。初期化には IN6ADDR_LOOPBACK_INIT を用いるべきである。

v4-mapped-on-v6 アドレス型を用いることで、 IPv4 接続も v6 API で扱うことができる。こうすれば、プログラムは v6 の API をサポートするだけで、両方のプロトコルをサポートできる。 v4-mapped-on-v6 アドレス型は C ライブラリ内部のアドレスを扱う関数によって透過的に処理される。

IPv4 と IPv6 はローカルポート空間を共有する。 IPv4 の接続 (またはパケット) を IPv6 ソケットが取得すると、発信元アドレスが v6 にマップされ、その接続 (パケット) も v6 にマップされる。

アドレスのフォーマット

struct sockaddr_in6 {
    sa_family_t     sin6_family;   /* AF_INET6 */
    in_port_t       sin6_port;     /* port number */
    uint32_t        sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information */
    struct in6_addr sin6_addr;     /* IPv6 address */
    uint32_t        sin6_scope_id; /* Scope ID (new in 2.4) */ };

struct in6_addr {
unsigned char s6_addr[16]; /* IPv6 address */ };

sin6_family は常に AF_INET6 に設定される。 sin6_port はプロトコルポートである (ip(7) の sin_port を参照)。 sin6_flowinfo は IPv6 のフロー指定子 (flow identifier) である。 sin6_addr は 128 ビットの IPv6 アドレスである。 sin6_scope_id はアドレスのスコープに依存した ID である (これは Linux 2.4 で導入された)。 Linux の場合は、これはリンクローカルアドレスでのみサポートされている。この場合 sin6_scope_id にはインターフェースのインデックスが含まれることになる (netdevice(7) を参照)。

IPv6 は何種類かのアドレスタイプをサポートしている。単一のホストをアドレスするための unicast、ホストのグループをアドレスするための multicast、ホストのグループ中で最も近くにいるものをアドレスするための anycast (これは Linux では実装されていない)、 IPv4 ホストをアドレスするための IPv4-on-IPv6。他にも予約済みのアドレスタイプがある。

IPv6 でのアドレス表記は 4 桁の 16 進数 8 個からなり、 ':' は区切り文字はで、"::" は 0 ビットの文字列を表す。特殊なアドレスとして、ループバックを表す ::1、 IPv4-mapped-on-IPv6 を表す ::FFFF::<IPv4 アドレス> がある。

IPv6 のポート空間は IPv4 と共有されている。

ソケットオプション

IPv6 はプロトコル固有のソケットオプションをいくつかサポートしている。これらは setsockopt(2) で設定でき、 getsockopt(2) で取得できる。 IPv6 のソケットオプションレベルは IPPROTO_IPV6 である。ブール整数のフラグは、0 が偽であり、それ以外は真である。

IPV6_ADDRFORM: AF_INET6 ソケットを別のアドレスファミリーのソケットに変える。現在は AF_INET のみが変更先のアドレスファミリーとしてサポートされている。これが許可されるのは、IPv6 が接続され、 v4-mapped-on-v6 アドレスにバインドされた場合に限られる。引数は AF_INET が入っている整数へのポインターである。 v4-mapped ソケットを、IPv6 API を扱えないプログラムに対してファイルディスクリプターとして渡す場合に便利。
IPV6_ADD_MEMBERSHIP, IPV6_DROP_MEMBERSHIP: multicast グループのメンバーを制御する。引数は struct ipv6_mreq 構造体へのポインター。
IPV6_MTU: getsockopt(): ソケットの、既知の path MTU を取得する。ソケットが接続している場合のみ有効である。整数を返す。; setsockopt(): そのソケットに対して用いる MTU の値を設定する。 MTU の大きさは、そのデバイスの MTU または (Path MTU Discovery が可能なら) その経路の MTU の大きさ以下でなければならない。引数は整数へのポインター。
IPV6_MTU_DISCOVER: そのソケットでの Path MTU Discovery を制御する。詳細は ip(7) の IP_MTU_DISCOVER を参照。
IPV6_MULTICAST_HOPS: そのソケットでの multicast の hop 数の上限値を設定する。引数は整数へのポインターである。 -1 を指定すると経路のデフォルトを用いることを意味する。それ以外の場合は 0 から 255 の範囲を指定する。
IPV6_MULTICAST_IF: そのソケットでの、送信 multicast パケットに用いるデバイスを設定する。これは SOCK_DGRAM および SOCK_RAW 各ソケットでのみ許される。引数はインターフェースのインデックスの整数値 (netdevice(7) を参照) へのポインターである。
IPV6_MULTICAST_LOOP: ソケットが、自分自身の送信した multicast パケットを監視するかどうかを制御する。引数はブール値へのポインター。
IPV6_RECVPKTINFO (Linux 2.6.14 以降): データグラムの到着時における IPV6_PKTINFO 制御メッセージを配送するかどうかを設定する。制御メッセージは RFC 3542 に基づき struct in6_pktinfo に格納される。 SOCK_DGRAM ソケットまたは SOCK_RAW ソケットに対してのみ許可される。引数はブール値の入った整数。; IPV6_RTHDR, IPV6_AUTHHDR, IPV6_DSTOPTS, IPV6_HOPOPTS, IPV6_FLOWINFO, IPV6_HOPLIMIT 受信パケットのデータグラムに拡張ヘッダーが含まれている場合の、制御メッセージの配送を設定する。 IPV6_RTHDR: routing ヘッダーを配送するかどうか。 IPV6_AUTHHDR: authentication ヘッダーを配送するかどうか。 IPV6_DSTOPTS: destination オプションを配送するかどうか。 IPV6_HOPOPTS: hop オプションを配送するかどうか。 IPV6_FLOWINFO: flow ID を含む整数を配送するかどうか。 IPV6_HOPLIMIT: パケットの hop カウントを含む整数を配送するかどうか。制御メッセージはソケットオプションのものと同じタイプを持つ。これらのすべてのヘッダーオプションは、適切な制御メッセージを sendmsg(2) の制御バッファーに書きこめば、送信パケットにでも設定できる。 SOCK_DGRAM ソケットまたは SOCK_RAW ソケットでのみ許される。引数はブール値へのポインター。
IPV6_RECVERR: 非同期エラー (asynchronous error) オプションの受信を制御する。詳細は ip(7) の IP_RECVERR を参照。引数はブール値へのポインター。
IPV6_ROUTER_ALERT: このソケットで、router alert hop-by-hop オプションの付いた転送パケットを通すかどうかを制御する。 SOCK_RAW ソケットでのみ許可される。 tap されたパケットはカーネルによっては転送されない。そうしたパケットを再度送信するのはユーザーの責任である。引数は整数 (integer) へのポインター。正の整数は傍受を行う router alert オプション値を示す。オプション値がこの整数である router alert オプションの付いたパケットはソケットに配送される。負の整数を指定すると、このソケットへの router alert オプションの付いたパケットの配送が行われない。
IPV6_UNICAST_HOPS: そのソケットでの unicast の hop 数の上限値を設定する。引数は整数へのポインターである。 -1 を指定すると経路のデフォルトを用いることを意味する。それ以外の場合は 0 から 255 の範囲を指定する。
IPV6_V6ONLY (Linux 2.4.21 以降および 2.6 以降): このフラグを真 (0 以外) に設定すると、そのソケットは IPv6 パケットだけを送受信するように制限される。この場合、IPv4 アプリケーションと IPv6 アプリケーションが同時に一つのポートをバインドできる。; このフラグを偽 (0) に設定すると、そのソケットはパケットの送受信に IPv6 アドレスと IPv4-mapped IPv6 アドレスの両方を使用できる。; 引数はブール値の入った整数へのポインターである。; このフラグのデフォルト値はファイル /proc/sys/net/ipv6/bindv6only の内容により定義される。このファイルのデフォルト値は 0 (偽) である。

エラー

ENODEV: ユーザーがリンクローカルの IPv6 アドレスを bind(2) しようとしたが、指定された sockaddr_in6 構造体の sin6_scope_id が有効なインターフェースのインデックスでなかった。

バージョン

Linux 2.4 では 64 ビットのホストに対して sockaddr_in6 のバイナリ互換性が保たれていない。 in6_addr のアラインメントが変更され、また sin6_scope_id フィールドが新たに追加されたからである。カーネルインターフェースの互換性は保たれているが、 sockaddr_in6 や in6_addr を他の構造体に含んでいるようなプログラムでは保たれないかもしれない。これは i386 のような 32 ビットのホストでは問題にならない。

sin6_flowinfo フィールドは Linux 2.4 で登場した。これが渡されたアドレス長に含まれていると、カーネルに透過的に渡され、読まれる。より長いアドレスバッファーを渡し、そして送信アドレスの長さをチェックするようなプログラムはうまく動かないかもしれない。

注意

sockaddr_in6 構造体はジェネリックな sockaddr よりも大きい。すべてのアドレスタイプが struct sockaddr の中に安全に納められると仮定しているプログラムは、代わりに struct sockaddr_storage を用いるように変更する必要がある。

SOL_IP, SOL_IPV6, SOL_ICMPV6, and other SOL_* socket options are nonportable variants of IPPROTO_*. See also ip(7).

バグ

IPv6 拡張 API は、現在まだ RFC 2292 を完全には実装していない。 2.2 カーネルは受信オプションをほぼ完全にサポートサポートしているが、 glibc2.1 には IPv6 オプションを生成するマクロが存在していない。

EH および AH ヘッダーでの IPSec のサポートは存在しない。

フローラベル管理はまだ完全でなく、ここにも記述されていない。

この man ページはまだ完成していない。

この文書について

この man ページは Linux man-pages プロジェクトのリリース 5.10 の一部である。プロジェクトの説明とバグ報告に関する情報は https://www.kernel.org/doc/man-pages/ に書かれている。

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