]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/7.2.git/blob - contrib/bind9/doc/rfc/rfc2133.txt
Create releng/7.2 from stable/7 in preparation for 7.2-RELEASE.
[FreeBSD/releng/7.2.git] / contrib / bind9 / doc / rfc / rfc2133.txt
1
2
3
4
5
6
7 Network Working Group                                        R. Gilligan
8 Request for Comments: 2133                                      Freegate
9 Category: Informational                                       S. Thomson
10                                                                 Bellcore
11                                                                 J. Bound
12                                                                  Digital
13                                                               W. Stevens
14                                                               Consultant
15                                                               April 1997
16
17                Basic Socket Interface Extensions for IPv6
18
19 Status of this Memo
20
21    This memo provides information for the Internet community.  This memo
22    does not specify an Internet standard of any kind.  Distribution of
23    this memo is unlimited.
24
25 Abstract
26
27    The de facto standard application program interface (API) for TCP/IP
28    applications is the "sockets" interface.  Although this API was
29    developed for Unix in the early 1980s it has also been implemented on
30    a wide variety of non-Unix systems.  TCP/IP applications written
31    using the sockets API have in the past enjoyed a high degree of
32    portability and we would like the same portability with IPv6
33    applications.  But changes are required to the sockets API to support
34    IPv6 and this memo describes these changes.  These include a new
35    socket address structure to carry IPv6 addresses, new address
36    conversion functions, and some new socket options.  These extensions
37    are designed to provide access to the basic IPv6 features required by
38    TCP and UDP applications, including multicasting, while introducing a
39    minimum of change into the system and providing complete
40    compatibility for existing IPv4 applications.  Additional extensions
41    for advanced IPv6 features (raw sockets and access to the IPv6
42    extension headers) are defined in another document [5].
43
44 Table of Contents
45
46    1.  Introduction ................................................  2
47    2.  Design Considerations .......................................  3
48    2.1.  What Needs to be Changed ..................................  3
49    2.2.  Data Types ................................................  5
50    2.3.  Headers ...................................................  5
51    2.4.  Structures ................................................  5
52    3.  Socket Interface ............................................  5
53    3.1.  IPv6 Address Family and Protocol Family ...................  5
54    3.2.  IPv6 Address Structure ....................................  6
55
56
57
58 Gilligan, et. al.            Informational                      [Page 1]
59 \f
60 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
61
62
63    3.3.  Socket Address Structure for 4.3BSD-Based Systems .........  6
64    3.4.  Socket Address Structure for 4.4BSD-Based Systems .........  7
65    3.5.  The Socket Functions ......................................  8
66    3.6.  Compatibility with IPv4 Applications ......................  9
67    3.7.  Compatibility with IPv4 Nodes .............................  9
68    3.8.  IPv6 Wildcard Address ..................................... 10
69    3.9.  IPv6 Loopback Address ..................................... 11
70    4.  Interface Identification .................................... 12
71    4.1.  Name-to-Index ............................................. 13
72    4.2.  Index-to-Name ............................................. 13
73    4.3.  Return All Interface Names and Indexes .................... 14
74    4.4.  Free Memory ............................................... 14
75    5.  Socket Options .............................................. 14
76    5.1.  Changing Socket Type ...................................... 15
77    5.2.  Unicast Hop Limit ......................................... 16
78    5.3.  Sending and Receiving Multicast Packets ................... 17
79    6.  Library Functions ........................................... 19
80    6.1.  Hostname-to-Address Translation ........................... 19
81    6.2.  Address To Hostname Translation ........................... 22
82    6.3.  Protocol-Independent Hostname and Service Name Translation  22
83    6.4.  Socket Address Structure to Hostname and Service Name ..... 25
84    6.5.  Address Conversion Functions .............................. 27
85    6.6.  Address Testing Macros .................................... 28
86    7.  Summary of New Definitions .................................. 29
87    8.  Security Considerations ..................................... 31
88    9.  Acknowledgments ............................................. 31
89    10.  References ................................................. 31
90    11.  Authors' Addresses ......................................... 32
91
92 1.  Introduction
93
94    While IPv4 addresses are 32 bits long, IPv6 interfaces are identified
95    by 128-bit addresses.  The socket interface make the size of an IP
96    address quite visible to an application; virtually all TCP/IP
97    applications for BSD-based systems have knowledge of the size of an
98    IP address.  Those parts of the API that expose the addresses must be
99    changed to accommodate the larger IPv6 address size.  IPv6 also
100    introduces new features (e.g., flow label and priority), some of
101    which must be made visible to applications via the API.  This memo
102    defines a set of extensions to the socket interface to support the
103    larger address size and new features of IPv6.
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114 Gilligan, et. al.            Informational                      [Page 2]
115 \f
116 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
117
118
119 2.  Design Considerations
120
121    There are a number of important considerations in designing changes
122    to this well-worn API:
123
124    -  The API changes should provide both source and binary
125        compatibility for programs written to the original API.  That is,
126        existing program binaries should continue to operate when run on
127        a system supporting the new API.  In addition, existing
128        applications that are re-compiled and run on a system supporting
129        the new API should continue to operate.  Simply put, the API
130        changes for IPv6 should not break existing programs.
131
132    -  The changes to the API should be as small as possible in order to
133        simplify the task of converting existing IPv4 applications to
134        IPv6.
135
136    -  Where possible, applications should be able to use this API to
137        interoperate with both IPv6 and IPv4 hosts.  Applications should
138        not need to know which type of host they are communicating with.
139
140    -  IPv6 addresses carried in data structures should be 64-bit
141        aligned.  This is necessary in order to obtain optimum
142        performance on 64-bit machine architectures.
143
144    Because of the importance of providing IPv4 compatibility in the API,
145    these extensions are explicitly designed to operate on machines that
146    provide complete support for both IPv4 and IPv6.  A subset of this
147    API could probably be designed for operation on systems that support
148    only IPv6.  However, this is not addressed in this memo.
149
150 2.1.  What Needs to be Changed
151
152    The socket interface API consists of a few distinct components:
153
154     -  Core socket functions.
155
156     -  Address data structures.
157
158     -  Name-to-address translation functions.
159
160     -  Address conversion functions.
161
162     The core socket functions -- those functions that deal with such
163     things as setting up and tearing down TCP connections, and sending
164     and receiving UDP packets -- were designed to be transport
165     independent.  Where protocol addresses are passed as function
166     arguments, they are carried via opaque pointers.  A protocol-specific
167
168
169
170 Gilligan, et. al.            Informational                      [Page 3]
171 \f
172 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
173
174
175     address data structure is defined for each protocol that the socket
176     functions support.  Applications must cast pointers to these
177     protocol-specific address structures into pointers to the generic
178     "sockaddr" address structure when using the socket functions.  These
179     functions need not change for IPv6, but a new IPv6-specific address
180     data structure is needed.
181
182     The "sockaddr_in" structure is the protocol-specific data structure
183     for IPv4.  This data structure actually includes 8-octets of unused
184     space, and it is tempting to try to use this space to adapt the
185     sockaddr_in structure to IPv6.  Unfortunately, the sockaddr_in
186     structure is not large enough to hold the 16-octet IPv6 address as
187     well as the other information (address family and port number) that
188     is needed.  So a new address data structure must be defined for IPv6.
189
190     The name-to-address translation functions in the socket interface are
191     gethostbyname() and gethostbyaddr().  These must be modified to
192     support IPv6 and the semantics defined must provide 100% backward
193     compatibility for all existing IPv4 applications, along with IPv6
194     support for new applications.  Additionally, the POSIX 1003.g work in
195     progress [4] specifies a new hostname-to-address translation function
196     which is protocol independent.  This function can also be used with
197     IPv6.
198
199     The address conversion functions -- inet_ntoa() and inet_addr() --
200     convert IPv4 addresses between binary and printable form.  These
201     functions are quite specific to 32-bit IPv4 addresses.  We have
202     designed two analogous functions that convert both IPv4 and IPv6
203     addresses, and carry an address type parameter so that they can be
204     extended to other protocol families as well.
205
206     Finally, a few miscellaneous features are needed to support IPv6.
207     New interfaces are needed to support the IPv6 flow label, priority,
208     and hop limit header fields.  New socket options are needed to
209     control the sending and receiving of IPv6 multicast packets.
210
211     The socket interface will be enhanced in the future to provide access
212     to other IPv6 features.  These extensions are described in [5].
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226 Gilligan, et. al.            Informational                      [Page 4]
227 \f
228 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
229
230
231 2.2.  Data Types
232
233    The data types of the structure elements given in this memo are
234    intended to be examples, not absolute requirements.  Whenever
235    possible, POSIX 1003.1g data types are used:  u_intN_t means an
236    unsigned integer of exactly N bits (e.g., u_int16_t) and u_intNm_t
237    means an unsigned integer of at least N bits (e.g., u_int32m_t).  We
238    also assume the argument data types from 1003.1g when possible (e.g.,
239     the final argument to setsockopt() is a size_t value).  Whenever
240    buffer sizes are specified, the POSIX 1003.1 size_t data type is used
241    (e.g., the two length arguments to getnameinfo()).
242
243 2.3.  Headers
244
245    When function prototypes and structures are shown we show the headers
246    that must be #included to cause that item to be defined.
247
248 2.4.  Structures
249
250    When structures are described the members shown are the ones that
251    must appear in an implementation.  Additional, nonstandard members
252    may also be defined by an implementation.
253
254    The ordering shown for the members of a structure is the recommended
255    ordering, given alignment considerations of multibyte members, but an
256    implementation may order the members differently.
257
258 3.  Socket Interface
259
260    This section specifies the socket interface changes for IPv6.
261
262 3.1.  IPv6 Address Family and Protocol Family
263
264    A new address family name, AF_INET6, is defined in <sys/socket.h>.
265    The AF_INET6 definition distinguishes between the original
266    sockaddr_in address data structure, and the new sockaddr_in6 data
267    structure.
268
269    A new protocol family name, PF_INET6, is defined in <sys/socket.h>.
270    Like most of the other protocol family names, this will usually be
271    defined to have the same value as the corresponding address family
272    name:
273
274        #define PF_INET6        AF_INET6
275
276    The PF_INET6 is used in the first argument to the socket() function
277    to indicate that an IPv6 socket is being created.
278
279
280
281
282 Gilligan, et. al.            Informational                      [Page 5]
283 \f
284 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
285
286
287 3.2.  IPv6 Address Structure
288
289    A new data structure to hold a single IPv6 address is defined as
290     follows:
291
292        #include <netinet/in.h>
293
294        struct in6_addr {
295            u_int8_t  s6_addr[16];      /* IPv6 address */
296        }
297
298    This data structure contains an array of sixteen 8-bit elements,
299    which make up one 128-bit IPv6 address.  The IPv6 address is stored
300    in network byte order.
301
302 3.3.  Socket Address Structure for 4.3BSD-Based Systems
303
304    In the socket interface, a different protocol-specific data structure
305    is defined to carry the addresses for each protocol suite.  Each
306    protocol-specific data structure is designed so it can be cast into a
307    protocol-independent data structure -- the "sockaddr" structure.
308    Each has a "family" field that overlays the "sa_family" of the
309    sockaddr data structure.  This field identifies the type of the data
310    structure.
311
312    The sockaddr_in structure is the protocol-specific address data
313    structure for IPv4.  It is used to pass addresses between
314    applications and the system in the socket functions.  The following
315    structure is defined to carry IPv6 addresses:
316
317        #include <netinet/in.h>
318
319        struct sockaddr_in6 {
320            u_int16m_t      sin6_family;    /* AF_INET6 */
321            u_int16m_t      sin6_port;      /* transport layer port # */
322            u_int32m_t      sin6_flowinfo;  /* IPv6 flow information */
323            struct in6_addr sin6_addr;      /* IPv6 address */
324        };
325
326    This structure is designed to be compatible with the sockaddr data
327    structure used in the 4.3BSD release.
328
329    The sin6_family field identifies this as a sockaddr_in6 structure.
330    This field overlays the sa_family field when the buffer is cast to a
331    sockaddr data structure.  The value of this field must be AF_INET6.
332
333
334
335
336
337
338 Gilligan, et. al.            Informational                      [Page 6]
339 \f
340 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
341
342
343    The sin6_port field contains the 16-bit UDP or TCP port number.  This
344    field is used in the same way as the sin_port field of the
345    sockaddr_in structure.  The port number is stored in network byte
346    order.
347
348    The sin6_flowinfo field is a 32-bit field that contains two pieces of
349    information: the 24-bit IPv6 flow label and the 4-bit priority field.
350    The contents and interpretation of this member is unspecified at this
351    time.
352
353    The sin6_addr field is a single in6_addr structure (defined in the
354    previous section).  This field holds one 128-bit IPv6 address.  The
355    address is stored in network byte order.
356
357    The ordering of elements in this structure is specifically designed
358    so that the sin6_addr field will be aligned on a 64-bit boundary.
359    This is done for optimum performance on 64-bit architectures.
360
361    Notice that the sockaddr_in6 structure will normally be larger than
362    the generic sockaddr structure.  On many existing implementations the
363    sizeof(struct sockaddr_in) equals sizeof(struct sockaddr), with both
364    being 16 bytes.  Any existing code that makes this assumption needs
365    to be examined carefully when converting to IPv6.
366
367 3.4.  Socket Address Structure for 4.4BSD-Based Systems
368
369    The 4.4BSD release includes a small, but incompatible change to the
370    socket interface.  The "sa_family" field of the sockaddr data
371    structure was changed from a 16-bit value to an 8-bit value, and the
372    space saved used to hold a length field, named "sa_len".  The
373    sockaddr_in6 data structure given in the previous section cannot be
374    correctly cast into the newer sockaddr data structure.  For this
375    reason, the following alternative IPv6 address data structure is
376    provided to be used on systems based on 4.4BSD:
377
378        #include <netinet/in.h>
379
380        #define SIN6_LEN
381
382        struct sockaddr_in6 {
383            u_char          sin6_len;       /* length of this struct */
384            u_char          sin6_family;    /* AF_INET6 */
385            u_int16m_t      sin6_port;      /* transport layer port # */
386            u_int32m_t      sin6_flowinfo;  /* IPv6 flow information */
387            struct in6_addr sin6_addr;      /* IPv6 address */
388        };
389
390
391
392
393
394 Gilligan, et. al.            Informational                      [Page 7]
395 \f
396 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
397
398
399    The only differences between this data structure and the 4.3BSD
400    variant are the inclusion of the length field, and the change of the
401    family field to a 8-bit data type.  The definitions of all the other
402    fields are identical to the structure defined in the previous
403    section.
404
405    Systems that provide this version of the sockaddr_in6 data structure
406    must also declare SIN6_LEN as a result of including the
407    <netinet/in.h> header.  This macro allows applications to determine
408    whether they are being built on a system that supports the 4.3BSD or
409    4.4BSD variants of the data structure.
410
411 3.5.  The Socket Functions
412
413    Applications call the socket() function to create a socket descriptor
414    that represents a communication endpoint.  The arguments to the
415    socket() function tell the system which protocol to use, and what
416    format address structure will be used in subsequent functions.  For
417    example, to create an IPv4/TCP socket, applications make the call:
418
419        s = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
420
421    To create an IPv4/UDP socket, applications make the call:
422
423        s = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
424
425    Applications may create IPv6/TCP and IPv6/UDP sockets by simply using
426    the constant PF_INET6 instead of PF_INET in the first argument.  For
427    example, to create an IPv6/TCP socket, applications make the call:
428
429        s = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
430
431    To create an IPv6/UDP socket, applications make the call:
432
433        s = socket(PF_INET6, SOCK_DGRAM, 0);
434
435    Once the application has created a PF_INET6 socket, it must use the
436    sockaddr_in6 address structure when passing addresses in to the
437    system.  The functions that the application uses to pass addresses
438    into the system are:
439
440        bind()
441        connect()
442        sendmsg()
443        sendto()
444
445
446
447
448
449
450 Gilligan, et. al.            Informational                      [Page 8]
451 \f
452 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
453
454
455    The system will use the sockaddr_in6 address structure to return
456    addresses to applications that are using PF_INET6 sockets.  The
457    functions that return an address from the system to an application
458    are:
459
460           accept()
461           recvfrom()
462           recvmsg()
463           getpeername()
464           getsockname()
465
466    No changes to the syntax of the socket functions are needed to
467    support IPv6, since all of the "address carrying" functions use an
468    opaque address pointer, and carry an address length as a function
469    argument.
470
471 3.6.  Compatibility with IPv4 Applications
472
473    In order to support the large base of applications using the original
474    API, system implementations must provide complete source and binary
475    compatibility with the original API.  This means that systems must
476    continue to support PF_INET sockets and the sockaddr_in address
477    structure.  Applications must be able to create IPv4/TCP and IPv4/UDP
478    sockets using the PF_INET constant in the socket() function, as
479    described in the previous section.  Applications should be able to
480    hold a combination of IPv4/TCP, IPv4/UDP, IPv6/TCP and IPv6/UDP
481    sockets simultaneously within the same process.
482
483    Applications using the original API should continue to operate as
484    they did on systems supporting only IPv4.  That is, they should
485    continue to interoperate with IPv4 nodes.
486
487 3.7.  Compatibility with IPv4 Nodes
488
489    The API also provides a different type of compatibility: the ability
490    for IPv6 applications to interoperate with IPv4 applications.  This
491    feature uses the IPv4-mapped IPv6 address format defined in the IPv6
492    addressing architecture specification [2].  This address format
493    allows the IPv4 address of an IPv4 node to be represented as an IPv6
494    address.  The IPv4 address is encoded into the low-order 32 bits of
495    the IPv6 address, and the high-order 96 bits hold the fixed prefix
496    0:0:0:0:0:FFFF.  IPv4-mapped addresses are written as follows:
497
498        ::FFFF:<IPv4-address>
499
500    These addresses are often generated automatically by the
501    gethostbyname() function when the specified host has only IPv4
502    addresses (as described in Section 6.1).
503
504
505
506 Gilligan, et. al.            Informational                      [Page 9]
507 \f
508 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
509
510
511    Applications may use PF_INET6 sockets to open TCP connections to IPv4
512    nodes, or send UDP packets to IPv4 nodes, by simply encoding the
513    destination's IPv4 address as an IPv4-mapped IPv6 address, and
514    passing that address, within a sockaddr_in6 structure, in the
515    connect() or sendto() call.  When applications use PF_INET6 sockets
516    to accept TCP connections from IPv4 nodes, or receive UDP packets
517    from IPv4 nodes, the system returns the peer's address to the
518    application in the accept(), recvfrom(), or getpeername() call using
519    a sockaddr_in6 structure encoded this way.
520
521    Few applications will likely need to know which type of node they are
522    interoperating with.  However, for those applications that do need to
523    know, the IN6_IS_ADDR_V4MAPPED() macro, defined in Section 6.6, is
524    provided.
525
526 3.8.  IPv6 Wildcard Address
527
528    While the bind() function allows applications to select the source IP
529    address of UDP packets and TCP connections, applications often want
530    the system to select the source address for them.  With IPv4, one
531    specifies the address as the symbolic constant INADDR_ANY (called the
532    "wildcard" address) in the bind() call, or simply omits the bind()
533    entirely.
534
535    Since the IPv6 address type is a structure (struct in6_addr), a
536    symbolic constant can be used to initialize an IPv6 address variable,
537    but cannot be used in an assignment.  Therefore systems provide the
538    IPv6 wildcard address in two forms.
539
540    The first version is a global variable named "in6addr_any" that is an
541    in6_addr structure.  The extern declaration for this variable is
542    defined in <netinet/in.h>:
543
544        extern const struct in6_addr in6addr_any;
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 10]
563 \f
564 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
565
566
567    Applications use in6addr_any similarly to the way they use INADDR_ANY
568    in IPv4.  For example, to bind a socket to port number 23, but let
569    the system select the source address, an application could use the
570    following code:
571
572        struct sockaddr_in6 sin6;
573         . . .
574        sin6.sin6_family = AF_INET6;
575        sin6.sin6_flowinfo = 0;
576        sin6.sin6_port = htons(23);
577        sin6.sin6_addr = in6addr_any;  /* structure assignment */
578         . . .
579        if (bind(s, (struct sockaddr *) &sin6, sizeof(sin6)) == -1)
580                . . .
581
582    The other version is a symbolic constant named IN6ADDR_ANY_INIT and
583    is defined in <netinet/in.h>.  This constant can be used to
584    initialize an in6_addr structure:
585
586        struct in6_addr anyaddr = IN6ADDR_ANY_INIT;
587
588    Note that this constant can be used ONLY at declaration time.  It can
589    not be used to assign a previously declared in6_addr structure.  For
590    example, the following code will not work:
591
592        /* This is the WRONG way to assign an unspecified address */
593        struct sockaddr_in6 sin6;
594         . . .
595        sin6.sin6_addr = IN6ADDR_ANY_INIT; /* will NOT compile */
596
597    Be aware that the IPv4 INADDR_xxx constants are all defined in host
598    byte order but the IPv6 IN6ADDR_xxx constants and the IPv6
599    in6addr_xxx externals are defined in network byte order.
600
601 3.9.  IPv6 Loopback Address
602
603    Applications may need to send UDP packets to, or originate TCP
604    connections to, services residing on the local node.  In IPv4, they
605    can do this by using the constant IPv4 address INADDR_LOOPBACK in
606    their connect(), sendto(), or sendmsg() call.
607
608    IPv6 also provides a loopback address to contact local TCP and UDP
609    services.  Like the unspecified address, the IPv6 loopback address is
610    provided in two forms -- a global variable and a symbolic constant.
611
612
613
614
615
616
617
618 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 11]
619 \f
620 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
621
622
623    The global variable is an in6_addr structure named
624    "in6addr_loopback."  The extern declaration for this variable is
625    defined in <netinet/in.h>:
626
627        extern const struct in6_addr in6addr_loopback;
628
629    Applications use in6addr_loopback as they would use INADDR_LOOPBACK
630    in IPv4 applications (but beware of the byte ordering difference
631    mentioned at the end of the previous section).  For example, to open
632    a TCP connection to the local telnet server, an application could use
633    the following code:
634
635        struct sockaddr_in6 sin6;
636         . . .
637        sin6.sin6_family = AF_INET6;
638        sin6.sin6_flowinfo = 0;
639        sin6.sin6_port = htons(23);
640        sin6.sin6_addr = in6addr_loopback;  /* structure assignment */
641         . . .
642        if (connect(s, (struct sockaddr *) &sin6, sizeof(sin6)) == -1)
643                . . .
644
645    The symbolic constant is named IN6ADDR_LOOPBACK_INIT and is defined
646    in <netinet/in.h>.  It can be used at declaration time ONLY; for
647    example:
648
649        struct in6_addr loopbackaddr = IN6ADDR_LOOPBACK_INIT;
650
651    Like IN6ADDR_ANY_INIT, this constant cannot be used in an assignment
652    to a previously declared IPv6 address variable.
653
654 4.  Interface Identification
655
656    This API uses an interface index (a small positive integer) to
657    identify the local interface on which a multicast group is joined
658    (Section 5.3).  Additionally, the advanced API [5] uses these same
659    interface indexes to identify the interface on which a datagram is
660    received, or to specify the interface on which a datagram is to be
661    sent.
662
663    Interfaces are normally known by names such as "le0", "sl1", "ppp2",
664    and the like.  On Berkeley-derived implementations, when an interface
665    is made known to the system, the kernel assigns a unique positive
666    integer value (called the interface index) to that interface.  These
667    are small positive integers that start at 1.  (Note that 0 is never
668    used for an interface index.)  There may be gaps so that there is no
669    current interface for a particular positive interface index.
670
671
672
673
674 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 12]
675 \f
676 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
677
678
679    This API defines two functions that map between an interface name and
680    index, a third function that returns all the interface names and
681    indexes, and a fourth function to return the dynamic memory allocated
682    by the previous function.  How these functions are implemented is
683    left up to the implementation.  4.4BSD implementations can implement
684    these functions using the existing sysctl() function with the
685    NET_RT_LIST command.  Other implementations may wish to use ioctl()
686    for this purpose.
687
688 4.1.  Name-to-Index
689
690    The first function maps an interface name into its corresponding
691    index.
692
693        #include <net/if.h>
694
695        unsigned int  if_nametoindex(const char *ifname);
696
697    If the specified interface does not exist, the return value is 0.
698
699 4.2.  Index-to-Name
700
701    The second function maps an interface index into its corresponding
702    name.
703
704        #include <net/if.h>
705
706        char  *if_indextoname(unsigned int ifindex, char *ifname);
707
708    The ifname argument must point to a buffer of at least IFNAMSIZ bytes
709    into which the interface name corresponding to the specified index is
710    returned.  (IFNAMSIZ is also defined in <net/if.h> and its value
711    includes a terminating null byte at the end of the interface name.)
712    This pointer is also the return value of the function.  If there is
713    no interface corresponding to the specified index, NULL is returned.
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 13]
731 \f
732 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
733
734
735 4.3.  Return All Interface Names and Indexes
736
737    The final function returns an array of if_nameindex structures, one
738    structure per interface.
739
740        #include <net/if.h>
741
742        struct if_nameindex {
743          unsigned int   if_index;  /* 1, 2, ... */
744          char          *if_name;   /* null terminated name: "le0", ... */
745        };
746
747        struct if_nameindex  *if_nameindex(void);
748
749    The end of the array of structures is indicated by a structure with
750    an if_index of 0 and an if_name of NULL.  The function returns a NULL
751    pointer upon an error.
752
753    The memory used for this array of structures along with the interface
754    names pointed to by the if_name members is obtained dynamically.
755    This memory is freed by the next function.
756
757 4.4.  Free Memory
758
759    The following function frees the dynamic memory that was allocated by
760    if_nameindex().
761
762        #include <net/if.h>
763
764        void  if_freenameindex(struct if_nameindex *ptr);
765
766    The argument to this function must be a pointer that was returned by
767    if_nameindex().
768
769 5.  Socket Options
770
771    A number of new socket options are defined for IPv6.  All of these
772    new options are at the IPPROTO_IPV6 level.  That is, the "level"
773    parameter in the getsockopt() and setsockopt() calls is IPPROTO_IPV6
774    when using these options.  The constant name prefix IPV6_ is used in
775    all of the new socket options.  This serves to clearly identify these
776    options as applying to IPv6.
777
778    The declaration for IPPROTO_IPV6, the new IPv6 socket options, and
779    related constants defined in this section are obtained by including
780    the header <netinet/in.h>.
781
782
783
784
785
786 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 14]
787 \f
788 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
789
790
791 5.1.  Changing Socket Type
792
793    Unix allows open sockets to be passed between processes via the
794    exec() call and other means.  It is a relatively common application
795    practice to pass open sockets across exec() calls.  Thus it is
796    possible for an application using the original API to pass an open
797    PF_INET socket to an application that is expecting to receive a
798    PF_INET6 socket.  Similarly, it is possible for an application using
799    the extended API to pass an open PF_INET6 socket to an application
800    using the original API, which would be equipped only to deal with
801    PF_INET sockets.  Either of these cases could cause problems, because
802    the application that is passed the open socket might not know how to
803    decode the address structures returned in subsequent socket
804    functions.
805
806    To remedy this problem, a new setsockopt() option is defined that
807    allows an application to "convert" a PF_INET6 socket into a PF_INET
808    socket and vice versa.
809
810    An IPv6 application that is passed an open socket from an unknown
811    process may use the IPV6_ADDRFORM setsockopt() option to "convert"
812    the socket to PF_INET6.  Once that has been done, the system will
813    return sockaddr_in6 address structures in subsequent socket
814    functions.
815
816    An IPv6 application that is about to pass an open PF_INET6 socket to
817    a program that is not be IPv6 capable can "downgrade" the socket to
818    PF_INET before calling exec().  After that, the system will return
819    sockaddr_in address structures to the application that was exec()'ed.
820    Be aware that you cannot downgrade an IPv6 socket to an IPv4 socket
821    unless all nonwildcard addresses already associated with the IPv6
822    socket are IPv4-mapped IPv6 addresses.
823
824    The IPV6_ADDRFORM option is valid at both the IPPROTO_IP and
825    IPPROTO_IPV6 levels.  The only valid option values are PF_INET6 and
826    PF_INET.  For example, to convert a PF_INET6 socket to PF_INET, a
827    program would call:
828
829        int  addrform = PF_INET;
830
831        if (setsockopt(s, IPPROTO_IPV6, IPV6_ADDRFORM,
832                       (char *) &addrform, sizeof(addrform)) == -1)
833            perror("setsockopt IPV6_ADDRFORM");
834
835
836
837
838
839
840
841
842 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 15]
843 \f
844 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
845
846
847    An application may use IPV6_ADDRFORM with getsockopt() to learn
848    whether an open socket is a PF_INET of PF_INET6 socket.  For example:
849
850        int  addrform;
851        size_t  len = sizeof(addrform);
852
853        if (getsockopt(s, IPPROTO_IPV6, IPV6_ADDRFORM,
854                       (char *) &addrform, &len) == -1)
855            perror("getsockopt IPV6_ADDRFORM");
856        else if (addrform == PF_INET)
857            printf("This is an IPv4 socket.\n");
858        else if (addrform == PF_INET6)
859            printf("This is an IPv6 socket.\n");
860        else
861            printf("This system is broken.\n");
862
863 5.2.  Unicast Hop Limit
864
865    A new setsockopt() option controls the hop limit used in outgoing
866    unicast IPv6 packets.  The name of this option is IPV6_UNICAST_HOPS,
867    and it is used at the IPPROTO_IPV6 layer.  The following example
868    illustrates how it is used:
869
870        int  hoplimit = 10;
871
872        if (setsockopt(s, IPPROTO_IPV6, IPV6_UNICAST_HOPS,
873                       (char *) &hoplimit, sizeof(hoplimit)) == -1)
874            perror("setsockopt IPV6_UNICAST_HOPS");
875
876    When the IPV6_UNICAST_HOPS option is set with setsockopt(), the
877    option value given is used as the hop limit for all subsequent
878    unicast packets sent via that socket.  If the option is not set, the
879    system selects a default value.  The integer hop limit value (called
880    x) is interpreted as follows:
881
882        x < -1:        return an error of EINVAL
883        x == -1:       use kernel default
884        0 <= x <= 255: use x
885        x >= 256:      return an error of EINVAL
886
887
888
889
890
891
892
893
894
895
896
897
898 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 16]
899 \f
900 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
901
902
903    The IPV6_UNICAST_HOPS option may be used with getsockopt() to
904    determine the hop limit value that the system will use for subsequent
905    unicast packets sent via that socket.  For example:
906
907        int  hoplimit;
908        size_t  len = sizeof(hoplimit);
909
910        if (getsockopt(s, IPPROTO_IPV6, IPV6_UNICAST_HOPS,
911                       (char *) &hoplimit, &len) == -1)
912            perror("getsockopt IPV6_UNICAST_HOPS");
913        else
914            printf("Using %d for hop limit.\n", hoplimit);
915
916 5.3.  Sending and Receiving Multicast Packets
917
918    IPv6 applications may send UDP multicast packets by simply specifying
919    an IPv6 multicast address in the address argument of the sendto()
920    function.
921
922    Three socket options at the IPPROTO_IPV6 layer control some of the
923    parameters for sending multicast packets.  Setting these options is
924    not required:  applications may send multicast packets without using
925    these options.  The setsockopt() options for controlling the sending
926    of multicast packets are summarized below:
927
928        IPV6_MULTICAST_IF
929
930            Set the interface to use for outgoing multicast packets.  The
931            argument is the index of the interface to use.
932
933            Argument type: unsigned int
934
935        IPV6_MULTICAST_HOPS
936
937            Set the hop limit to use for outgoing multicast packets.
938            (Note a separate option - IPV6_UNICAST_HOPS - is provided to
939            set the hop limit to use for outgoing unicast packets.)  The
940            interpretation of the argument is the same as for the
941            IPV6_UNICAST_HOPS option:
942
943                x < -1:        return an error of EINVAL
944                x == -1:       use kernel default
945                0 <= x <= 255: use x
946                x >= 256:      return an error of EINVAL
947
948            Argument type: int
949
950
951
952
953
954 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 17]
955 \f
956 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
957
958
959        IPV6_MULTICAST_LOOP
960
961            Controls whether outgoing multicast packets  sent  should  be
962            delivered  back  to the local application.  A toggle.  If the
963            option is set to 1, multicast packets are looped back.  If it
964            is set to 0, they are not.
965
966            Argument type: unsigned int
967
968    The reception of multicast packets is controlled by the two
969    setsockopt() options summarized below:
970
971        IPV6_ADD_MEMBERSHIP
972
973            Join a multicast group on a specified local interface.  If
974            the interface index is specified as 0, the kernel chooses the
975            local interface.  For example, some kernels look up the
976            multicast group in the normal IPv6 routing table and using
977            the resulting interface.
978
979            Argument type: struct ipv6_mreq
980
981        IPV6_DROP_MEMBERSHIP
982
983            Leave a multicast group on a specified interface.
984
985            Argument type: struct ipv6_mreq
986
987    The argument type of both of these options is the ipv6_mreq
988    structure, defined as:
989
990        #include <netinet/in.h>
991
992        struct ipv6_mreq {
993            struct in6_addr ipv6mr_multiaddr; /* IPv6 multicast addr */
994            unsigned int    ipv6mr_interface; /* interface index */
995        };
996
997    Note that to receive multicast datagrams a process must join the
998    multicast group and bind the UDP port to which datagrams will be
999    sent.  Some processes also bind the multicast group address to the
1000    socket, in addition to the port, to prevent other datagrams destined
1001    to that same port from being delivered to the socket.
1002
1003
1004
1005
1006
1007
1008
1009
1010 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 18]
1011 \f
1012 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
1013
1014
1015 6.  Library Functions
1016
1017    New library functions are needed to perform a variety of operations
1018    with IPv6 addresses.  Functions are needed to lookup IPv6 addresses
1019    in the Domain Name System (DNS).  Both forward lookup (hostname-to-
1020    address translation) and reverse lookup (address-to-hostname
1021    translation) need to be supported.  Functions are also needed to
1022    convert IPv6 addresses between their binary and textual form.
1023
1024 6.1.  Hostname-to-Address Translation
1025
1026    The commonly used function gethostbyname() remains unchanged as does
1027    the hostent structure to which it returns a pointer.  Existing
1028    applications that call this function continue to receive only IPv4
1029    addresses that are the result of a query in the DNS for A records.
1030    (We assume the DNS is being used; some environments may be using a
1031    hosts file or some other name resolution system, either of which may
1032    impede renumbering.  We also assume that the RES_USE_INET6 resolver
1033    option is not set, which we describe in more detail shortly.)
1034
1035    Two new changes are made to support IPv6 addresses.  First, the
1036    following function is new:
1037
1038        #include <sys/socket.h>
1039        #include <netdb.h>
1040
1041        struct hostent *gethostbyname2(const char *name, int af);
1042
1043    The af argument specifies the address family.  The default operation
1044    of this function is simple:
1045
1046     -  If the af argument is AF_INET, then a query is made for A
1047        records.  If successful, IPv4 addresses are returned and the
1048        h_length member of the hostent structure will be 4, else the
1049        function returns a NULL pointer.
1050
1051     -  If the af argument is AF_INET6, then a query is made for AAAA
1052        records.  If successful, IPv6 addresses are returned and the
1053        h_length member of the hostent structure will be 16, else the
1054        function returns a NULL pointer.
1055
1056
1057
1058
1059
1060
1061
1062
1063
1064
1065
1066 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 19]
1067 \f
1068 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
1069
1070
1071    The second change, that provides additional functionality, is a new
1072    resolver option RES_USE_INET6, which is defined as a result of
1073    including the <resolv.h> header.  (This option is provided starting
1074    with the BIND 4.9.4 release.)  There are three ways to set this
1075    option.
1076
1077     -  The first way is
1078
1079            res_init();
1080            _res.options |= RES_USE_INET6;
1081
1082        and then call either gethostbyname() or gethostbyname2().  This
1083        option then affects only the process that is calling the
1084        resolver.
1085
1086     -  The second way to set this option is to set the environment
1087        variable RES_OPTIONS, as in RES_OPTIONS=inet6.  (This example is
1088        for the Bourne and Korn shells.)  This method affects any
1089        processes that see this environment variable.
1090
1091     -  The third way is to set this option in the resolver configuration
1092        file (normally /etc/resolv.conf) and the option then affects all
1093        applications on the host.  This final method should not be done
1094        until all applications on the host are capable of dealing with
1095        IPv6 addresses.
1096
1097    There is no priority among these three methods.  When the
1098    RES_USE_INET6 option is set, two changes occur:
1099
1100     -  gethostbyname(host) first calls gethostbyname2(host, AF_INET6)
1101        looking for AAAA records, and if this fails it then calls
1102        gethostbyname2(host, AF_INET) looking for A records.
1103
1104     -  gethostbyname2(host, AF_INET) always returns IPv4-mapped IPv6
1105        addresses with the h_length member of the hostent structure set
1106        to 16.
1107
1108    An application must not enable the RES_USE_INET6 option until it is
1109    prepared to deal with 16-byte addresses in the returned hostent
1110    structure.
1111
1112
1113
1114
1115
1116
1117
1118
1119
1120
1121
1122 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 20]
1123 \f
1124 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
1125
1126
1127    The following table summarizes the operation of the existing
1128    gethostbyname() function, the new function gethostbyname2(), along
1129    with the new resolver option RES_USE_INET6.
1130
1131 +------------------+---------------------------------------------------+
1132 |                  |              RES_USE_INET6 option                 |
1133 |                  +-------------------------+-------------------------+
1134 |                  |          off            |           on            |
1135 +------------------+-------------------------+-------------------------+
1136 |                  |Search for A records.    |Search for AAAA records. |
1137 | gethostbyname    | If found, return IPv4   | If found, return IPv6   |
1138 | (host)           | addresses (h_length=4). | addresses (h_length=16).|
1139 |                  | Else error.             | Else search for A       |
1140 |                  |                         | records.  If found,     |
1141 |                  |Provides backward        | return IPv4-mapped IPv6 |
1142 |                  | compatibility with all  | addresses (h_length=16).|
1143 |                  | existing IPv4 appls.    | Else error.             |
1144 +------------------+-------------------------+-------------------------+
1145 |                  |Search for A records.    |Search for A records.    |
1146 | gethostbyname2   | If found, return IPv4   | If found, return        |
1147 | (host, AF_INET)  | addresses (h_length=4). | IPv4-mapped IPv6        |
1148 |                  | Else error.             | addresses (h_length=16).|
1149 |                  |                         | Else error.             |
1150 +------------------+-------------------------+-------------------------+
1151 |                  |Search for AAAA records. |Search for AAAA records. |
1152 | gethostbyname2   | If found, return IPv6   | If found, return IPv6   |
1153 | (host, AF_INET6) | addresses (h_length=16).| addresses (h_length=16).|
1154 |                  | Else error.             | Else error.             |
1155 +------------------+-------------------------+-------------------------+
1156
1157    It is expected that when a typical naive application that calls
1158    gethostbyname() today is modified to use IPv6, it simply changes the
1159    program to use IPv6 sockets and then enables the RES_USE_INET6
1160    resolver option before calling gethostbyname().  This application
1161    will then work with either IPv4 or IPv6 peers.
1162
1163    Note that gethostbyname() and gethostbyname2() are not thread-safe,
1164    since both return a pointer to a static hostent structure.  But
1165    several vendors have defined a thread-safe gethostbyname_r() function
1166    that requires four additional arguments.  We expect these vendors to
1167    also define a gethostbyname2_r() function.
1168
1169
1170
1171
1172
1173
1174
1175
1176
1177
1178 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 21]
1179 \f
1180 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
1181
1182
1183 6.2.  Address To Hostname Translation
1184
1185    The existing gethostbyaddr() function already requires an address
1186    family argument and can therefore work with IPv6 addresses:
1187
1188        #include <sys/socket.h>
1189        #include <netdb.h>
1190
1191        struct hostent *gethostbyaddr(const char *src, int len, int af);
1192
1193    One possible source of confusion is the handling of IPv4-mapped IPv6
1194    addresses and IPv4-compatible IPv6 addresses.  This is addressed in
1195    [6] and involves the following logic:
1196
1197     1.  If af is AF_INET6, and if len equals 16, and if the IPv6 address
1198         is an IPv4-mapped IPv6 address or an IPv4-compatible IPv6
1199         address, then skip over the first 12 bytes of the IPv6 address,
1200         set af to AF_INET, and set len to 4.
1201
1202     2.  If af is AF_INET, then query for a PTR record in the in-
1203         addr.arpa domain.
1204
1205     3.  If af is AF_INET6, then query for a PTR record in the ip6.int
1206         domain.
1207
1208     4.  If the function is returning success, and if af equals AF_INET,
1209         and if the RES_USE_INET6 option was set, then the single address
1210         that is returned in the hostent structure (a copy of the first
1211         argument to the function) is returned as an IPv4-mapped IPv6
1212         address and the h_length member is set to 16.
1213
1214    All four steps listed are performed, in order.  The same caveats
1215    regarding a thread-safe version of gethostbyname() that were made at
1216    the end of the previous section apply here as well.
1217
1218 6.3.  Protocol-Independent Hostname and Service Name Translation
1219
1220    Hostname-to-address translation is done in a protocol-independent
1221    fashion using the getaddrinfo() function that is taken from the
1222    Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) POSIX 1003.1g
1223    (Protocol Independent Interfaces) work in progress specification [4].
1224
1225    The official specification for this function will be the final POSIX
1226    standard.  We are providing this independent description of the
1227    function because POSIX standards are not freely available (as are
1228    IETF documents).  Should there be any discrepancies between this
1229    description and the POSIX description, the POSIX description takes
1230    precedence.
1231
1232
1233
1234 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 22]
1235 \f
1236 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
1237
1238
1239        #include <sys/socket.h>
1240        #include <netdb.h>
1241
1242        int getaddrinfo(const char *hostname, const char *servname,
1243                        const struct addrinfo *hints,
1244                        struct addrinfo **res);
1245
1246    The addrinfo structure is defined as:
1247
1248        #include <sys/socket.h>
1249        #include <netdb.h>
1250
1251        struct addrinfo {
1252          int     ai_flags;     /* AI_PASSIVE, AI_CANONNAME */
1253          int     ai_family;    /* PF_xxx */
1254          int     ai_socktype;  /* SOCK_xxx */
1255          int     ai_protocol;  /* 0 or IPPROTO_xxx for IPv4 and IPv6 */
1256          size_t  ai_addrlen;   /* length of ai_addr */
1257          char   *ai_canonname; /* canonical name for hostname */
1258          struct sockaddr  *ai_addr; /* binary address */
1259          struct addrinfo  *ai_next; /* next structure in linked list */
1260        };
1261
1262    The return value from the function is 0 upon success or a nonzero
1263    error code.  The following names are the nonzero error codes from
1264    getaddrinfo(), and are defined in <netdb.h>:
1265
1266        EAI_ADDRFAMILY  address family for hostname not supported
1267        EAI_AGAIN       temporary failure in name resolution
1268        EAI_BADFLAGS    invalid value for ai_flags
1269        EAI_FAIL        non-recoverable failure in name resolution
1270        EAI_FAMILY      ai_family not supported
1271        EAI_MEMORY      memory allocation failure
1272        EAI_NODATA      no address associated with hostname
1273        EAI_NONAME      hostname nor servname provided, or not known
1274        EAI_SERVICE     servname not supported for ai_socktype
1275        EAI_SOCKTYPE    ai_socktype not supported
1276        EAI_SYSTEM      system error returned in errno
1277
1278    The hostname and servname arguments are pointers to null-terminated
1279    strings or NULL.  One or both of these two arguments must be a non-
1280    NULL pointer.  In the normal client scenario, both the hostname and
1281    servname are specified.  In the normal server scenario, only the
1282    servname is specified.  A non-NULL hostname string can be either a
1283    host name or a numeric host address string (i.e., a dotted-decimal
1284    IPv4 address or an IPv6 hex address).  A non-NULL servname string can
1285    be either a service name or a decimal port number.
1286
1287
1288
1289
1290 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 23]
1291 \f
1292 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
1293
1294
1295    The caller can optionally pass an addrinfo structure, pointed to by
1296    the third argument, to provide hints concerning the type of socket
1297    that the caller supports.  In this hints structure all members other
1298    than ai_flags, ai_family, ai_socktype, and ai_protocol must be zero
1299    or a NULL pointer.  A value of PF_UNSPEC for ai_family means the
1300    caller will accept any protocol family.  A value of 0 for ai_socktype
1301    means the caller will accept any socket type.  A value of 0 for
1302    ai_protocol means the caller will accept any protocol.  For example,
1303    if the caller handles only TCP and not UDP, then the ai_socktype
1304    member of the hints structure should be set to SOCK_STREAM when
1305    getaddrinfo() is called.  If the caller handles only IPv4 and not
1306    IPv6, then the ai_family member of the hints structure should be set
1307    to PF_INET when getaddrinfo() is called.  If the third argument to
1308    getaddrinfo() is a NULL pointer, this is the same as if the caller
1309    had filled in an addrinfo structure initialized to zero with
1310    ai_family set to PF_UNSPEC.
1311
1312    Upon successful return a pointer to a linked list of one or more
1313    addrinfo structures is returned through the final argument.  The
1314    caller can process each addrinfo structure in this list by following
1315    the ai_next pointer, until a NULL pointer is encountered.  In each
1316    returned addrinfo structure the three members ai_family, ai_socktype,
1317    and ai_protocol are the corresponding arguments for a call to the
1318    socket() function.  In each addrinfo structure the ai_addr member
1319    points to a filled-in socket address structure whose length is
1320    specified by the ai_addrlen member.
1321
1322    If the AI_PASSIVE bit is set in the ai_flags member of the hints
1323    structure, then the caller plans to use the returned socket address
1324    structure in a call to bind().  In this case, if the hostname
1325    argument is a NULL pointer, then the IP address portion of the socket
1326    address structure will be set to INADDR_ANY for an IPv4 address or
1327    IN6ADDR_ANY_INIT for an IPv6 address.
1328
1329    If the AI_PASSIVE bit is not set in the ai_flags member of the hints
1330    structure, then the returned socket address structure will be ready
1331    for a call to connect() (for a connection-oriented protocol) or
1332    either connect(), sendto(), or sendmsg() (for a connectionless
1333    protocol).  In this case, if the hostname argument is a NULL pointer,
1334    then the IP address portion of the socket address structure will be
1335    set to the loopback address.
1336
1337    If the AI_CANONNAME bit is set in the ai_flags member of the hints
1338    structure, then upon successful return the ai_canonname member of the
1339    first addrinfo structure in the linked list will point to a null-
1340    terminated string containing the canonical name of the specified
1341    hostname.
1342
1343
1344
1345
1346 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 24]
1347 \f
1348 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
1349
1350
1351    All of the information returned by getaddrinfo() is dynamically
1352    allocated: the addrinfo structures, and the socket address structures
1353    and canonical host name strings pointed to by the addrinfo
1354    structures.  To return this information to the system the function
1355    freeaddrinfo() is called:
1356
1357        #include <sys/socket.h>
1358        #include <netdb.h>
1359
1360        void freeaddrinfo(struct addrinfo *ai);
1361
1362    The addrinfo structure pointed to by the ai argument is freed, along
1363    with any dynamic storage pointed to by the structure.  This operation
1364    is repeated until a NULL ai_next pointer is encountered.
1365
1366    To aid applications in printing error messages based on the EAI_xxx
1367    codes returned by getaddrinfo(), the following function is defined.
1368
1369        #include <sys/socket.h>
1370        #include <netdb.h>
1371
1372        char *gai_strerror(int ecode);
1373
1374    The argument is one of the EAI_xxx values defined earlier and the
1375    eturn value points to a string describing the error.  If the argument
1376    is not one of the EAI_xxx values, the function still returns a
1377    pointer to a string whose contents indicate an unknown error.
1378
1379 6.4.  Socket Address Structure to Hostname and Service Name
1380
1381    The POSIX 1003.1g specification includes no function to perform the
1382    reverse conversion from getaddrinfo():  to look up a hostname and
1383    service name, given the binary address and port.  Therefore, we
1384    define the following function:
1385
1386        #include <sys/socket.h>
1387        #include <netdb.h>
1388
1389        int getnameinfo(const struct sockaddr *sa, size_t salen,
1390                        char *host, size_t hostlen,
1391                        char *serv, size_t servlen,
1392                        int flags);
1393
1394    This function looks up an IP address and port number provided by the
1395    caller in the DNS and system-specific database, and returns text
1396    strings for both in buffers provided by the caller.  The function
1397    indicates successful completion by a zero return value; a non-zero
1398    return value indicates failure.
1399
1400
1401
1402 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 25]
1403 \f
1404 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
1405
1406
1407    The first argument, sa, points to either a sockaddr_in structure (for
1408    IPv4) or a sockaddr_in6 structure (for IPv6) that holds the IP
1409    address and port number.  The salen argument gives the length of the
1410    sockaddr_in or sockaddr_in6 structure.
1411
1412    The function returns the hostname associated with the IP address in
1413    the buffer pointed to by the host argument.  The caller provides the
1414    size of this buffer via the hostlen argument.  The service name
1415    associated with the port number is returned in the buffer pointed to
1416    by serv, and the servlen argument gives the length of this buffer.
1417    The caller specifies not to return either string by providing a zero
1418    value for the hostlen or servlen arguments.  Otherwise, the caller
1419    must provide buffers large enough to hold the hostname and the
1420    service name, including the terminating null characters.
1421
1422    Unfortunately most systems do not provide constants that specify the
1423    maximum size of either a fully-qualified domain name or a service
1424    name.  Therefore to aid the application in allocating buffers for
1425    these two returned strings the following constants are defined in
1426    <netdb.h>:
1427
1428        #define NI_MAXHOST  1025
1429        #define NI_MAXSERV    32
1430
1431    The first value is actually defined as the constant MAXDNAME in
1432    recent versions of BIND's <arpa/nameser.h> header (older versions of
1433    BIND define this constant to be 256) and the second is a guess based
1434    on the services listed in the current Assigned Numbers RFC.
1435
1436    The final argument is a flag that changes the default actions of this
1437    function.  By default the fully-qualified domain name (FQDN) for the
1438    host is looked up in the DNS and returned.  If the flag bit NI_NOFQDN
1439    is set, only the hostname portion of the FQDN is returned for local
1440    hosts.
1441
1442    If the flag bit NI_NUMERICHOST is set, or if the host's name cannot
1443    be located in the DNS, the numeric form of the host's address is
1444    returned instead of its name (e.g., by calling inet_ntop() instead of
1445    gethostbyaddr()).  If the flag bit NI_NAMEREQD is set, an error is
1446    returned if the host's name cannot be located in the DNS.
1447
1448    If the flag bit NI_NUMERICSERV is set, the numeric form of the
1449    service address is returned (e.g., its port number) instead of its
1450    name.  The two NI_NUMERICxxx flags are required to support the "-n"
1451    flag that many commands provide.
1452
1453
1454
1455
1456
1457
1458 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 26]
1459 \f
1460 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
1461
1462
1463    A fifth flag bit, NI_DGRAM, specifies that the service is a datagram
1464    service, and causes getservbyport() to be called with a second
1465    argument of "udp" instead of its default of "tcp".  This is required
1466    for the few ports (512-514) that have different services for UDP and
1467    TCP.
1468
1469    These NI_xxx flags are defined in <netdb.h> along with the AI_xxx
1470    flags already defined for getaddrinfo().
1471
1472 6.5.  Address Conversion Functions
1473
1474    The two functions inet_addr() and inet_ntoa() convert an IPv4 address
1475    between binary and text form.  IPv6 applications need similar
1476    functions.  The following two functions convert both IPv6 and IPv4
1477    addresses:
1478
1479        #include <sys/socket.h>
1480        #include <arpa/inet.h>
1481
1482        int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
1483
1484        const char *inet_ntop(int af, const void *src,
1485                              char *dst, size_t size);
1486
1487    The inet_pton() function converts an address in its standard text
1488    presentation form into its numeric binary form.  The af argument
1489    specifies the family of the address.  Currently the AF_INET and
1490    AF_INET6 address families are supported.  The src argument points to
1491    the string being passed in.  The dst argument points to a buffer into
1492    which the function stores the numeric address.  The address is
1493    returned in network byte order.  Inet_pton() returns 1 if the
1494    conversion succeeds, 0 if the input is not a valid IPv4 dotted-
1495    decimal string or a valid IPv6 address string, or -1 with errno set
1496    to EAFNOSUPPORT if the af argument is unknown.  The calling
1497    application must ensure that the buffer referred to by dst is large
1498    enough to hold the numeric address (e.g., 4 bytes for AF_INET or 16
1499    bytes for AF_INET6).
1500
1501    If the af argument is AF_INET, the function accepts a string in the
1502    standard IPv4 dotted-decimal form:
1503
1504        ddd.ddd.ddd.ddd
1505
1506    where ddd is a one to three digit decimal number between 0 and 255.
1507    Note that many implementations of the existing inet_addr() and
1508    inet_aton() functions accept nonstandard input:  octal numbers,
1509    hexadecimal numbers, and fewer than four numbers.  inet_pton() does
1510    not accept these formats.
1511
1512
1513
1514 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 27]
1515 \f
1516 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
1517
1518
1519    If the af argument is AF_INET6, then the function accepts a string in
1520    one of the standard IPv6 text forms defined in Section 2.2 of the
1521    addressing architecture specification [2].
1522
1523    The inet_ntop() function converts a numeric address into a text
1524    string suitable for presentation.  The af argument specifies the
1525    family of the address.  This can be AF_INET or AF_INET6.  The src
1526    argument points to a buffer holding an IPv4 address if the af
1527    argument is AF_INET, or an IPv6 address if the af argument is
1528    AF_INET6.  The dst argument points to a buffer where the function
1529    will store the resulting text string.  The size argument specifies
1530    the size of this buffer.  The application must specify a non-NULL dst
1531    argument.  For IPv6 addresses, the buffer must be at least 46-octets.
1532    For IPv4 addresses, the buffer must be at least 16-octets.  In order
1533    to allow applications to easily declare buffers of the proper size to
1534    store IPv4 and IPv6 addresses in string form, the following two
1535    constants are defined in <netinet/in.h>:
1536
1537        #define INET_ADDRSTRLEN    16
1538        #define INET6_ADDRSTRLEN   46
1539
1540    The inet_ntop() function returns a pointer to the buffer containing
1541    the text string if the conversion succeeds, and NULL otherwise.  Upon
1542    failure, errno is set to EAFNOSUPPORT if the af argument is invalid
1543    or ENOSPC if the size of the result buffer is inadequate.
1544
1545 6.6.  Address Testing Macros
1546
1547    The following macros can be used to test for special IPv6 addresses.
1548
1549        #include <netinet/in.h>
1550
1551        int  IN6_IS_ADDR_UNSPECIFIED (const struct in6_addr *);
1552        int  IN6_IS_ADDR_LOOPBACK    (const struct in6_addr *);
1553        int  IN6_IS_ADDR_MULTICAST   (const struct in6_addr *);
1554        int  IN6_IS_ADDR_LINKLOCAL   (const struct in6_addr *);
1555        int  IN6_IS_ADDR_SITELOCAL   (const struct in6_addr *);
1556        int  IN6_IS_ADDR_V4MAPPED    (const struct in6_addr *);
1557        int  IN6_IS_ADDR_V4COMPAT    (const struct in6_addr *);
1558
1559        int  IN6_IS_ADDR_MC_NODELOCAL(const struct in6_addr *);
1560        int  IN6_IS_ADDR_MC_LINKLOCAL(const struct in6_addr *);
1561        int  IN6_IS_ADDR_MC_SITELOCAL(const struct in6_addr *);
1562        int  IN6_IS_ADDR_MC_ORGLOCAL (const struct in6_addr *);
1563        int  IN6_IS_ADDR_MC_GLOBAL   (const struct in6_addr *);
1564
1565
1566
1567
1568
1569
1570 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 28]
1571 \f
1572 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
1573
1574
1575    The first seven macros return true if the address is of the specified
1576    type, or false otherwise.  The last five test the scope of a
1577    multicast address and return true if the address is a multicast
1578    address of the specified scope or false if the address is either not
1579    a multicast address or not of the specified scope.
1580
1581 7.  Summary of New Definitions
1582
1583    The following list summarizes the constants, structure, and extern
1584    definitions discussed in this memo, sorted by header.
1585
1586      <net/if.h>      IFNAMSIZ
1587      <net/if.h>      struct if_nameindex{};
1588
1589      <netdb.h>       AI_CANONNAME
1590      <netdb.h>       AI_PASSIVE
1591      <netdb.h>       EAI_ADDRFAMILY
1592      <netdb.h>       EAI_AGAIN
1593      <netdb.h>       EAI_BADFLAGS
1594      <netdb.h>       EAI_FAIL
1595      <netdb.h>       EAI_FAMILY
1596      <netdb.h>       EAI_MEMORY
1597      <netdb.h>       EAI_NODATA
1598      <netdb.h>       EAI_NONAME
1599      <netdb.h>       EAI_SERVICE
1600      <netdb.h>       EAI_SOCKTYPE
1601      <netdb.h>       EAI_SYSTEM
1602      <netdb.h>       NI_DGRAM
1603      <netdb.h>       NI_MAXHOST
1604      <netdb.h>       NI_MAXSERV
1605      <netdb.h>       NI_NAMEREQD
1606      <netdb.h>       NI_NOFQDN
1607      <netdb.h>       NI_NUMERICHOST
1608      <netdb.h>       NI_NUMERICSERV
1609      <netdb.h>       struct addrinfo{};
1610
1611      <netinet/in.h>  IN6ADDR_ANY_INIT
1612      <netinet/in.h>  IN6ADDR_LOOPBACK_INIT
1613      <netinet/in.h>  INET6_ADDRSTRLEN
1614      <netinet/in.h>  INET_ADDRSTRLEN
1615      <netinet/in.h>  IPPROTO_IPV6
1616      <netinet/in.h>  IPV6_ADDRFORM
1617      <netinet/in.h>  IPV6_ADD_MEMBERSHIP
1618      <netinet/in.h>  IPV6_DROP_MEMBERSHIP
1619      <netinet/in.h>  IPV6_MULTICAST_HOPS
1620      <netinet/in.h>  IPV6_MULTICAST_IF
1621      <netinet/in.h>  IPV6_MULTICAST_LOOP
1622      <netinet/in.h>  IPV6_UNICAST_HOPS
1623
1624
1625
1626 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 29]
1627 \f
1628 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
1629
1630
1631      <netinet/in.h>  SIN6_LEN
1632      <netinet/in.h>  extern const struct in6_addr in6addr_any;
1633      <netinet/in.h>  extern const struct in6_addr in6addr_loopback;
1634      <netinet/in.h>  struct in6_addr{};
1635      <netinet/in.h>  struct ipv6_mreq{};
1636      <netinet/in.h>  struct sockaddr_in6{};
1637
1638      <resolv.h>      RES_USE_INET6
1639
1640      <sys/socket.h>  AF_INET6
1641      <sys/socket.h>  PF_INET6
1642
1643
1644    The following list summarizes the function and macro prototypes
1645    discussed in this memo, sorted by header.
1646
1647 <arpa/inet.h>   int inet_pton(int, const char *, void *);
1648 <arpa/inet.h>   const char *inet_ntop(int, const void *,
1649                                       char *, size_t);
1650
1651 <net/if.h>      char *if_indextoname(unsigned int, char *);
1652 <net/if.h>      unsigned int if_nametoindex(const char *);
1653 <net/if.h>      void if_freenameindex(struct if_nameindex *);
1654 <net/if.h>      struct if_nameindex *if_nameindex(void);
1655
1656 <netdb.h>       int getaddrinfo(const char *, const char *,
1657                                 const struct addrinfo *,
1658                                 struct addrinfo **);
1659 <netdb.h>       int getnameinfo(const struct sockaddr *, size_t,
1660                                 char *, size_t, char *, size_t, int);
1661 <netdb.h>       void freeaddrinfo(struct addrinfo *);
1662 <netdb.h>       char *gai_strerror(int);
1663 <netdb.h>       struct hostent *gethostbyname(const char *);
1664 <netdb.h>       struct hostent *gethostbyaddr(const char *, int, int);
1665 <netdb.h>       struct hostent *gethostbyname2(const char *, int);
1666
1667 <netinet/in.h>  int IN6_IS_ADDR_LINKLOCAL(const struct in6_addr *);
1668 <netinet/in.h>  int IN6_IS_ADDR_LOOPBACK(const struct in6_addr *);
1669 <netinet/in.h>  int IN6_IS_ADDR_MC_GLOBAL(const struct in6_addr *);
1670 <netinet/in.h>  int IN6_IS_ADDR_MC_LINKLOCAL(const struct in6_addr *);
1671 <netinet/in.h>  int IN6_IS_ADDR_MC_NODELOCAL(const struct in6_addr *);
1672 <netinet/in.h>  int IN6_IS_ADDR_MC_ORGLOCAL(const struct in6_addr *);
1673 <netinet/in.h>  int IN6_IS_ADDR_MC_SITELOCAL(const struct in6_addr *);
1674 <netinet/in.h>  int IN6_IS_ADDR_MULTICAST(const struct in6_addr *);
1675 <netinet/in.h>  int IN6_IS_ADDR_SITELOCAL(const struct in6_addr *);
1676 <netinet/in.h>  int IN6_IS_ADDR_UNSPECIFIED(const struct in6_addr *);
1677 <netinet/in.h>  int IN6_IS_ADDR_V4COMPAT(const struct in6_addr *);
1678 <netinet/in.h>  int IN6_IS_ADDR_V4MAPPED(const struct in6_addr *);
1679
1680
1681
1682 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 30]
1683 \f
1684 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
1685
1686
1687 8.  Security Considerations
1688
1689    IPv6 provides a number of new security mechanisms, many of which need
1690    to be accessible to applications.  A companion memo detailing the
1691    extensions to the socket interfaces to support IPv6 security is being
1692    written [3].
1693
1694 9.  Acknowledgments
1695
1696    Thanks to the many people who made suggestions and provided feedback
1697    to to the numerous revisions of this document, including: Werner
1698    Almesberger, Ran Atkinson, Fred Baker, Dave Borman, Andrew Cherenson,
1699    Alex Conta, Alan Cox, Steve Deering, Richard Draves, Francis Dupont,
1700    Robert Elz, Marc Hasson, Tim Hartrick, Tom Herbert, Bob Hinden, Wan-
1701    Yen Hsu, Christian Huitema, Koji Imada, Markus Jork, Ron Lee, Alan
1702    Lloyd, Charles Lynn, Jack McCann, Dan McDonald, Dave Mitton, Thomas
1703    Narten, Erik Nordmark, Josh Osborne, Craig Partridge, Jean-Luc
1704    Richier, Erik Scoredos, Keith Sklower, Matt Thomas, Harvey Thompson,
1705    Dean D. Throop, Karen Tracey, Glenn Trewitt, Paul Vixie, David
1706    Waitzman, Carl Williams, and Kazuhiko Yamamoto,
1707
1708    The getaddrinfo() and getnameinfo() functions are taken from an
1709    earlier Work in Progress by Keith Sklower.  As noted in that
1710    document, William Durst, Steven Wise, Michael Karels, and Eric Allman
1711    provided many useful discussions on the subject of protocol-
1712    independent name-to-address translation, and reviewed early versions
1713    of Keith Sklower's original proposal.  Eric Allman implemented the
1714    first prototype of getaddrinfo().  The observation that specifying
1715    the pair of name and service would suffice for connecting to a
1716    service independent of protocol details was made by Marshall Rose in
1717    a proposal to X/Open for a "Uniform Network Interface".
1718
1719    Craig Metz made many contributions to this document.  Ramesh Govindan
1720    made a number of contributions and co-authored an earlier version of
1721    this memo.
1722
1723 10.  References
1724
1725    [1] Deering, S., and R. Hinden, "Internet Protocol, Version 6 (IPv6)
1726        Specification", RFC 1883, December 1995.
1727
1728    [2] Hinden, R., and S. Deering, "IP Version 6 Addressing Architecture",
1729        RFC 1884, December 1995.
1730
1731    [3] McDonald, D., "A Simple IP Security API Extension to BSD Sockets",
1732        Work in Progress.
1733
1734
1735
1736
1737
1738 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 31]
1739 \f
1740 RFC 2133            IPv6 Socket Interface Extensions          April 1997
1741
1742
1743    [4] IEEE, "Protocol Independent Interfaces", IEEE Std 1003.1g, DRAFT
1744        6.3, November 1995.
1745
1746    [5] Stevens, W., and M. Thomas, "Advanced Sockets API for IPv6",
1747        Work in Progress.
1748
1749    [6] Vixie, P., "Reverse Name Lookups of Encapsulated IPv4 Addresses in
1750        IPv6", Work in Progress.
1751
1752 11.  Authors' Addresses
1753
1754     Robert E. Gilligan
1755     Freegate Corporation
1756     710 Lakeway Dr.  STE 230
1757     Sunnyvale, CA 94086
1758
1759     Phone: +1 408 524 4804
1760     EMail: gilligan@freegate.net
1761
1762
1763     Susan Thomson
1764     Bell Communications Research
1765     MRE 2P-343, 445 South Street
1766     Morristown, NJ 07960
1767
1768     Phone: +1 201 829 4514
1769     EMail: set@thumper.bellcore.com
1770
1771
1772     Jim Bound
1773     Digital Equipment Corporation
1774     110 Spitbrook Road ZK3-3/U14
1775     Nashua, NH 03062-2698
1776
1777     Phone: +1 603 881 0400
1778     Email: bound@zk3.dec.com
1779
1780
1781     W. Richard Stevens
1782     1202 E. Paseo del Zorro
1783     Tucson, AZ 85718-2826
1784
1785     Phone: +1 520 297 9416
1786     EMail: rstevens@kohala.com
1787
1788
1789
1790
1791
1792
1793
1794 Gilligan, et. al.            Informational                     [Page 32]
1795 \f