Por que as conexões TCP IPv4 são exibidas como tcp6?

Aqui está a saída do netsat -tupnmeu servidor Debian Jessie:

Active Internet connections (w/o servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address           Foreign Address         State       PID/Program name
tcp        0      0 10.0.0.12:445           10.0.0.20:49729         ESTABLISHED 26277/smbd      
tcp        0      0 10.0.0.12:443           10.0.0.21:44162         ESTABLISHED 1400/nginx: worker 
tcp        0      0 10.0.0.12:445           10.0.0.21:46650         ESTABLISHED 23039/smbd      
tcp        0      0 10.0.0.12:443           10.0.0.20:54584         ESTABLISHED 1400/nginx: worker 
tcp        0      0 10.0.0.12:139           10.0.0.225:10425        ESTABLISHED 23701/smbd      
tcp        0      0 10.0.0.12:445           10.0.0.217:49179        ESTABLISHED 21535/smbd      
tcp        0      0 10.0.0.12:445           10.0.0.217:49178        ESTABLISHED 21534/smbd      
tcp        0      0 10.0.0.12:445           10.0.0.20:64636         ESTABLISHED 21470/smbd      
tcp        0      0 10.0.0.12:443           10.0.0.21:44198         ESTABLISHED 1400/nginx: worker 
tcp        0      0 10.0.0.12:2049          10.0.0.16:752           ESTABLISHED -               
tcp        0      0 10.0.0.12:222           10.0.0.21:55514         ESTABLISHED 23111/sshd: redacted
tcp6       0      0 10.0.0.12:4243          10.0.0.20:64702         ESTABLISHED 31307/java      
tcp6       0      0 10.0.0.12:48932         162.222.40.93:443       ESTABLISHED 31307/java      
tcp6       0      0 10.0.0.12:49093         216.17.8.47:443         ESTABLISHED 31307/java 

O PID 31307 é o mecanismo de backup CrashPlan , versão Java 1.7.0_45. Os dois endereços IPv4 não RFC1918 são servidores da CrashPlan e 10.0.0.20:64702é o meu computador executando o cliente.

Por que as três últimas conexões são exibidas como tcp6, mesmo sendo endereços IPv4?

Isso está acontecendo porque, por padrão, os soquetes AF_INET6 realmente funcionam para IPv4 e IPv6. See section 3.7 - Compatibilidade com nós IPv4 do RFC 3493 - Extensões básicas de interface de soquete para IPv6

Aqui está um pequeno exemplo de código que pode produzir esse tipo de situação:

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

#define TEST_PORT 5555

#define xstr(s) str(s)
#define str(x) #x

int main (int argc, char **argv)
{
    int v6server;
    int v4client;
    int rc;

    struct sockaddr_in6 s6addr = {
        .sin6_family = AF_INET6,
        .sin6_flowinfo = 0,
        .sin6_port = htons(TEST_PORT),
        .sin6_addr = in6addr_any
    };

    struct sockaddr_in c4addr = {
        .sin_family = AF_INET,
        .sin_port = htons(TEST_PORT),
        .sin_addr = inet_addr("127.0.0.1")
    };

    // Open an IPv6 listener
    v6server = socket(AF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
    if (v6server < 0) perror("socket()");

    rc = bind(v6server, (struct sockaddr *)&s6addr, sizeof(s6addr));
    if (rc != 0) perror("bind()");

    rc = listen(v6server, 0);
    if (rc != 0) perror("listen()");

    // Connect to the listener with an IPv4 socket
    v4client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (v4client < 0) perror("socket()");

    rc = connect(v4client, (struct sockaddr *)&c4addr, sizeof(c4addr));
    if (rc != 0) perror("connect()");

    // inspect open sockets
    system("netstat -tan | grep " xstr(TEST_PORT));

    close(v4client);
    close(v6server);
}

A saída na minha máquina Ubuntu é:

$ make v4v6
cc     v4v6.c   -o v4v6
$ ./v4v6 
tcp        0      0 127.0.0.1:46518         127.0.0.1:5555          ESTABLISHED
tcp6       0      0 :::5555                 :::*                    LISTEN     
tcp6       0      0 127.0.0.1:5555          127.0.0.1:46518         ESTABLISHED
$ 

• A tcp6 LISTENentrada é para o soquete que escuta na porta 5555. Observe que é um soquete AF_INET6, portanto, ele aceitará conexões de entrada IPv4 e IPv6.
• A tcp ESTABLISHEDentrada é o resultado da conexão de um soquete AF_INET4 ao ouvinte (conexão ativa).
• A tcp6 ESTABLISHEDentrada é para a conexão passiva gerada no soquete do ouvinte. Aparece como tcp6, uma vez que é gerado por um tcp6ouvinte; no entanto, representa uma conexão de um IPv4.

Vale ressaltar o seguinte:

• Esse comportamento é especial para soquetes AF_INET6. Os soquetes AF_INET (IPv4) simplesmente não podem e não lidam com nada do IPv6.
• Esse comportamento pode ser substituído pela opção de soquete IPV6_V6ONLY . Definir esta opção fará com que o soquete lide apenas com IPv6 e não permita nada com IPv4.