概述
未来数年内，因特网肯定会从IPV4过渡到IPV6，在这个过渡阶段，基于IPV4的现有应用程序应该能够和基于IPV6的全新应用程序协同工作。也就是说，使用IPV6/IPV4的客户端可以和使用IPV4/IPV6的服务器通信。这也就意味着这些主机都运行着双栈，即一个IPV4协议栈和一个IPV6协议栈。
IPV4客户与IPV6服务器
双栈主机的一个特性是其上的服务器既可以处理IPV4客户，也可以处理IPV6客户。基本技术是通过使用IPV4映射的IPV6地址实现。
现假设客户与服务器处于同一个以太网上。IPV4客户主机在一个IPV4数据报中载送SYN，IPV6客户主机在一个IPV6数据报中载送SYN。接收数据链路通过查看以太网类型字段把每个帧传送给相应的IP模块。IPV4模块结合其上的TCP模块检测到IPV4数据报的目的端口对应一个IPV6套接字，于是把数据报IPV4首部中的源IPV4地址转换为等价的IPV4映射的IPV6地址。当accept系统调用把这个已经接受的IPV4客户连接返回给服务器进程时，这个映射后的地址将作为客户的IPV6地址返回到服务器的IPV6套接字。该连接上其余的数据报同样都是IPV4数据报。
对于IPV6数据报不需要做任何改动直接返回给应用进程。
总结下IPv4客户与IPv6服务器通信的步骤：
- IPv6服务器启动后创建一个IPv6的监听套接字，假定服务器把捆绑地址绑定到该套接字。
- IPv4客户调用gethostbyname找到服务器主机的一个A记录。（服务器主机既有一个A记录，也有一个AAAA记录，因为它同时支持IPv4和IPv6）。
- 客户调用connect发送一个IPv4 SYN到服务器主机。
- 服务器主机接收这个目的地为IPv6监听套接字的IPv4 SYN/ACK，设置一个标志指示本连接应使用IPv4映射的IPv6地址，然后响应一个IPv4 SYN/ACK。该连接建立后，由accept返回给服务器的地址就是这个IPv4映射的IPv6地址。
- 当服务器主机往这个IPv4映射的IPv6地址发送TCP分节时，其IP栈产生目的地址为所映射IPv4地址的IPv4载送数据报。因此，客户和服务器之间的所有通信都使用IPv4载送数据报。
- 除非服务器显式的检查这个IPv6地址是不是一个IPv4映射的IPv6地址，否则它永远不知道在和一个IPv4客户通信。同样客户也不知道它在和一个IPv6服务器通信。
一般来说，任何一个IPv4地址都可以表示成一个IPv6地址，但是一个IPv6地址不可以表示成一个IPv4地址。
大多数双栈协议的主机都使用以下规则：
- IPv4监听套接字只能接受来自IPv4客户的外来连接
- 如果服务器绑定了通配地址的IPv6监听套接字，而且套接字未设置IPV6_V6ONLY选项，那么该套接字即可以接受来自IPv4的客户的外来连接，也能接受来自IPv6的客户的外来连接 。
- 如果服务器有一个IPv6监听套接字，而且绑定在其上的是除IPv4映射的IPv6地址之外的某个非通配IPv6地址，或者绑定在其上的是通配地址，不过设置了IPV6_V6ONLY套接字选项，那么该套接字只能接受来自IPv6的客户的外来连接。
IPv6客户与IPv4服务器
- 一个IPv4服务器在只支持IPv4的一个主机上启动后创建一个IPv4的监听套接字 。
- IPv6客户启动后调用getaddrinfo单纯的查找IPv6地址。既然只支持IPv4的那个服务器主机只有A记录，则客户收到的是IPv4映射的IPv6地址。
- IPv6客户在作为函数参数的IPv6套接字地址结构中设置这个IPv4映射的IPv6地址后调用connect，内核检测到这个映射地址后自动发送一个IPv4 SYN到服务器 。
- 服务器响应一个IPv4 SYN／ACK，于是通过使用IPv4数据报建立连接 。
总结下：
IPv4客户与IPv6服务器通信
IPv4客户通过找到服务器的一个A记录，调用connect发送一个IPv4的SYN到服务器主机，服务器主机接受这个IPv4的SYN，设置标志指示本连接应使用IPv4映射的IPv6地址，然后响应一个IPv4的ACK，由accept返回给服务器应用进程的是这个IPv4映射的IPv6地址。服务器向这个IPv4映射的IPv6地址发送TCP分节时，其IP栈产生目的地址为所映射IPv4地址的IPv4载送数据报 。于是通过IPv4数据报建立连接。
IPv6客户与IPv4服务器通信
IPv6客户通过查找服务器主机的IPv6地址，返回的是服务器主机IPv4映射的IPv6地址，客户将该映射的IPv6地址填入connect发起连接，内核检测到该映射地址后自动发送一个IPv4 SYN到服务器 。服务器响应IPv4的 SYN和ACK。连接于是通过IPv4数据报建立。
参考资料：
《UNIX网络编程 3th 卷一》（UNP）