#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>

#include <arpa/inet.h>	// for inet_pton

#include <ifaddrs.h>

#include <net/if.h>	// for if_indextoname

// bool型
typedef _Bool bool;
#define false	0
#define true	1

/**
 * @breif 指定されたインタフェースのIPv6アドレスを取得する
 * @param[in] ifindex インタフェースインデックスの指定
 * @param[out] in6 インタフェースについているアドレス
 * @param[in] グローバルならtrue, リンクローカルならfalse
 * @retval 0 成功
 * @retval 非0 失敗
 */
static int if_get_ipv6addr(const char *ifname, struct in6_addr *in6, bool is_global){
	struct ifaddrs *ifa_list, *ifa;
	bool found = false;
	
	memset(in6, 0 ,sizeof(struct in6_addr));

	if(getifaddrs(&ifa_list) != 0){
		perror("getifaddrs");
		return -1;
	}
	
	for(ifa = ifa_list; ifa != NULL; ifa = ifa->ifa_next){
		if(strcmp(ifname, ifa->ifa_name)) continue;
		if(ifa->ifa_addr->sa_family == AF_INET6){
			struct in6_addr *tmp = &((struct sockaddr_in6 *)ifa->ifa_addr)->sin6_addr;
			// リンクローカルとグローバル以外のスコープのアドレスが
			// インタフェースに付けていない前提ですが、サイトローカル
			// などは廃止されているので大丈夫でしょう
			if(!is_global ^ IN6_IS_ADDR_LINKLOCAL(tmp)) continue;

			memcpy(in6, tmp, sizeof(struct in6_addr));
			found = true;
		}
	}
	
	freeifaddrs(ifa_list);
	return found ? 0 : -2;
}

/**
 * @breif 指定されたインタフェースのリンクローカルIPv6アドレスを取得する
 * @param[in] ifindex インタフェースインデックスの指定
 * @param[out] in6 インタフェースについているアドレス
 * @retval 0 成功
 * @retval 非0 失敗
 */
inline int if_get_local_ipv6addr(const char *ifname, struct in6_addr *in6){
	return if_get_ipv6addr(ifname, in6, false);
} 

/**
 * @breif 指定されたインタフェースのグローバルIPv6アドレスを取得する
 * @param[in] ifindex インタフェースインデックスの指定
 * @param[out] in6 インタフェースについているアドレス
 * @retval 0 成功
 * @retval 非0 失敗
 */
inline int if_get_global_ipv6addr(const char *ifname, struct in6_addr *in6){
	return if_get_ipv6addr(ifname, in6, true);
} 

/**
 * @brief メッセージを送信する
 * @param[in] dstaddr 送信先アドレス
 * @param[in] dstport 送信先ポート
 * @param[in] msg 送信するメッセージ
 * @param[in] msglen メッセージ長
 * @param[in] ifindex 送信するインタフェースインデックス
 */
static int send_with_ancillary_pktinfo(const struct in6_addr *dstaddr, int dstport, const void *msg, int msglen, int ifindex){
	int soc, err;
	char ifname[IFNAMSIZ];
	struct msghdr msghdr;
	struct iovec iov;
	struct cmsghdr *cmsg;
	int cmsglen;
	struct in6_pktinfo *pinfo;
	struct sockaddr_in6 dst;
	struct in6_addr srcaddr;
	char dstaddrstr[INET6_ADDRSTRLEN], srcaddrstr[INET6_ADDRSTRLEN];

	// ソケットを開く
	if((soc = socket(AF_INET6, SOCK_DGRAM, 0)) < 0){
		perror("socket");
		return -1;
	}
	
	// 送信元アドレスをifindexから決定する
	if(if_get_global_ipv6addr(if_indextoname(ifindex, ifname), &srcaddr) != 0){
		perror("if_get_global_ipv6addr");
		goto fail;
	}
	
	printf("Sending IPv6 packet by using %s.\n", __FUNCTION__);
	printf("Source     : %s\n", inet_ntop(AF_INET6, &srcaddr, srcaddrstr, sizeof(srcaddrstr)));
	printf("Destination: %s\n", inet_ntop(AF_INET6, dstaddr, dstaddrstr, sizeof(dstaddrstr)));
	printf("Interface  : %s (%d)\n", if_indextoname(ifindex, ifname), ifindex);

	// 制御メッセージ
	cmsglen = CMSG_SPACE(sizeof(struct in6_pktinfo));
	cmsg = (struct cmsghdr *)malloc(cmsglen);
	if(cmsg == NULL){
		perror("malloc");
		goto fail;
	}

	// 宛先
	memset(&dst, 0, sizeof(struct sockaddr_in6));
	dst.sin6_family = AF_INET6;
	memcpy(&dst.sin6_addr, dstaddr, sizeof(struct in6_addr));
	dst.sin6_port = htons(dstport);
	dst.sin6_scope_id = ifindex;    // アドレスがリンクローカルスコープの場合のみ必要？

	// メッセージヘッダ
	memset(&msghdr, 0, sizeof(struct msghdr));
	msghdr.msg_control = cmsg;
	msghdr.msg_controllen = cmsglen;
	msghdr.msg_iov = &iov;
	iov.iov_base = (void *)msg;
	iov.iov_len = msglen;
	msghdr.msg_iovlen = 1;
	msghdr.msg_name = &dst;
	msghdr.msg_namelen = sizeof(dst);

	// ヘッダ
	memset(cmsg, 0, cmsglen);
	cmsg->cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(struct in6_pktinfo));
	cmsg->cmsg_level = IPPROTO_IPV6;
	cmsg->cmsg_type = IPV6_PKTINFO;
	pinfo = (struct in6_pktinfo *)CMSG_DATA(cmsg);

	// in6_pktinfo構造体へのデータセット
	memcpy(&pinfo->ipi6_addr, &srcaddr, sizeof(struct in6_addr));
	pinfo->ipi6_ifindex = ifindex;
	
	if((err = sendmsg(soc, &msghdr, 0)) < 0){
		perror("sendmsg");
		goto out;
	}

	goto out;

fail:
	err = -1;
out:
	free(cmsg);
	close(soc);
	return err;
}

/**
 * @brief メッセージを送信する
 * @param[in] dstaddr 送信先アドレス
 * @param[in] dstport 送信先ポート
 * @param[in] msg 送信するメッセージ
 * @param[in] msglen メッセージ長
 * @param[in] ifindex 送信するインタフェースインデックス
 */
static int send_with_sticky_pktinfo(const struct in6_addr *dstaddr, int dstport, const void *msg, int msglen, int ifindex){
	int soc, err;
	char ifname[IFNAMSIZ];
	struct in6_pktinfo pinfo;
	struct sockaddr_in6 dst;
	struct in6_addr srcaddr;
	char dstaddrstr[INET6_ADDRSTRLEN], srcaddrstr[INET6_ADDRSTRLEN];

	// ソケットを開く
	if((soc = socket(AF_INET6, SOCK_DGRAM, 0)) < 0){
		perror("socket");
		return -1;
	}
	
	// 送信元アドレスをifindexから決定する
	if(if_get_global_ipv6addr(if_indextoname(ifindex, ifname), &srcaddr) != 0){
		perror("if_get_global_ipv6addr");
		goto fail;
	}
	
	printf("Sending IPv6 packet by using %s.\n", __FUNCTION__);
	printf("Source     : %s\n", inet_ntop(AF_INET6, &srcaddr, srcaddrstr, sizeof(srcaddrstr)));
	printf("Destination: %s\n", inet_ntop(AF_INET6, dstaddr, dstaddrstr, sizeof(dstaddrstr)));
	printf("Interface  : %s (%d)\n", if_indextoname(ifindex, ifname), ifindex);

	// 宛先
	memset(&dst, 0, sizeof(struct sockaddr_in6));
	dst.sin6_family = AF_INET6;
	memcpy(&dst.sin6_addr, dstaddr, sizeof(struct in6_addr));
	dst.sin6_port = htons(dstport);
	dst.sin6_scope_id = ifindex;    // アドレスがリンクローカルスコープの場合のみ必要？

	// in6_pktinfo構造体へのデータセット
	memcpy(&pinfo.ipi6_addr, &srcaddr, sizeof(struct in6_addr));
	pinfo.ipi6_ifindex = ifindex;
	
	// IPV6_PKTINFOを設定
	if(setsockopt(soc, IPPROTO_IPV6, IPV6_PKTINFO, &pinfo, sizeof(struct in6_pktinfo)) == -1){
		perror("setsockopt");
		goto fail;
	}

	if((err = sendto(soc, msg, msglen, 0, (struct sockaddr *)&dst, sizeof(dst))) < 0){
		perror("sendto");
		goto out;
	}

	goto out;

fail:
	err = -1;
out:
	close(soc);
	return err;
}

/**
 * @brief メッセージを送信する
 * @param[in] dstaddr 送信先アドレス
 * @param[in] dstport 送信先ポート
 * @param[in] msg 送信するメッセージ
 * @param[in] msglen メッセージ長
 * @param[in] ifindex 送信するインタフェースインデックス
 */
static int send_with_2292pktinfo(const struct in6_addr *dstaddr, int dstport, const void *msg, int msglen, int ifindex){
	int soc, err;
	char ifname[IFNAMSIZ];
	struct msghdr msghdr;
	struct iovec iov;
	struct cmsghdr *cmsg;
	int cmsglen;
	struct in6_pktinfo *pinfo;
	const int on = 1;
	struct sockaddr_in6 dst;
	struct in6_addr srcaddr;
	char dstaddrstr[INET6_ADDRSTRLEN], srcaddrstr[INET6_ADDRSTRLEN];

	// ソケットを開く
	if((soc = socket(AF_INET6, SOCK_DGRAM, 0)) < 0){
		perror("socket");
		return -1;
	}
	
	// 送信元アドレスをifindexから決定する
	if(if_get_global_ipv6addr(if_indextoname(ifindex, ifname), &srcaddr) != 0){
		perror("if_get_global_ipv6addr");
		goto fail;
	}
	
	printf("Sending IPv6 packet by using %s.\n", __FUNCTION__);
	printf("Source     : %s\n", inet_ntop(AF_INET6, &srcaddr, srcaddrstr, sizeof(srcaddrstr)));
	printf("Destination: %s\n", inet_ntop(AF_INET6, dstaddr, dstaddrstr, sizeof(dstaddrstr)));
	printf("Interface  : %s (%d)\n", if_indextoname(ifindex, ifname), ifindex);

	// 制御メッセージ
	cmsglen = CMSG_SPACE(sizeof(struct in6_pktinfo));
	cmsg = (struct cmsghdr *)malloc(cmsglen);
	if(cmsg == NULL){
		perror("malloc");
		goto fail;
	}

	// 宛先
	memset(&dst, 0, sizeof(struct sockaddr_in6));
	dst.sin6_family = AF_INET6;
	memcpy(&dst.sin6_addr, dstaddr, sizeof(struct in6_addr));
	dst.sin6_port = htons(dstport);
	dst.sin6_scope_id = ifindex;    // アドレスがリンクローカルスコープの場合のみ必要？

	// メッセージヘッダ
	memset(&msghdr, 0, sizeof(struct msghdr));
	msghdr.msg_control = cmsg;
	msghdr.msg_controllen = cmsglen;
	msghdr.msg_iov = &iov;
	iov.iov_base = (void *)msg;
	iov.iov_len = msglen;
	msghdr.msg_iovlen = 1;
	msghdr.msg_name = &dst;
	msghdr.msg_namelen = sizeof(dst);

	// ヘッダ
	memset(cmsg, 0, cmsglen);
	cmsg->cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(struct in6_pktinfo));
	cmsg->cmsg_level = IPPROTO_IPV6;
	cmsg->cmsg_type = IPV6_2292PKTINFO;
	pinfo = (struct in6_pktinfo *)CMSG_DATA(cmsg);

	// in6_pktinfo構造体へのデータセット
	memcpy(&pinfo->ipi6_addr, &srcaddr, sizeof(struct in6_addr));
	pinfo->ipi6_ifindex = ifindex;
	
	// IPV6_2292PKTINFOを設定
	if(setsockopt(soc, IPPROTO_IPV6, IPV6_2292PKTINFO, &on, sizeof(int)) == -1){
		perror("setsockopt");
		goto fail;
	}
	
	if((err = sendmsg(soc, &msghdr, 0)) < 0){
		perror("sendmsg");
		goto out;
	}

	goto out;

fail:
	err = -1;
out:
	free(cmsg);
	close(soc);
	return err;
}

int main(int argc, char **argv){
	struct in6_addr dstaddr;
	char buf[64], ifname[IFNAMSIZ];
	int i;

	memset(&dstaddr, 0, sizeof(dstaddr));
	// 宛先アドレスの設定
	inet_pton(AF_INET6, "2001:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx:xxxx", &dstaddr);
	// 送信に使用するインタフェース名を設定
	strcpy(ifname, "eth0");
	
	memset(buf, 0, sizeof(buf));
	// 適当なペイロードを作る
	for(i=0; i<sizeof(buf); i++)
		buf[i] = '0' + i;
	
	send_with_ancillary_pktinfo(&dstaddr, 1234, buf, sizeof(buf), if_nametoindex(ifname));
	puts("----------");
	send_with_sticky_pktinfo(&dstaddr, 1234, buf, sizeof(buf), if_nametoindex(ifname));
	puts("----------");
	send_with_2292pktinfo(&dstaddr, 1234, buf, sizeof(buf), if_nametoindex(ifname));
	puts("----------");

	return 0;
}