通信工程师网络地址转换/协议转换技术

4.8.3.3 网络地址转换/协议转换技术
隧道技术一般用于IPv6节点间的通信，而对于IPv4和IPv6节点间的通信，采用直接对IPv4和IPv6报文进行语法和语义翻译的网络地址转换/协议转换（NAT/PT)技术。基本工作原理如图4-47所示，当IPv6子网中有IPv6分组发给网关时，网关将其转化成IPv4分组发向IPv4子网：反过来当IPv4子网中有数据分组要发送时，网关就将其转化成IPv6分组发向IPv6子网。转化网关要维护一个IPv4和IPv6地址的映像表。

NAT/PT(NetworkAddressTranslation/ProtocolTranslation)技术是在SIIT(State-lessIP/ICMPTranslator)技术上发展起来的。SIIT是一种网络层的翻译技术，NAT/PT技术主要是按照协议规范规定的报头格式对IPv4和IPv6的协议进行转化，从而连接IPv4和IPv6两个部分。协议转化分为两个部分，一个是IPv4和IPv6地址的转化，另外一个是IPv4和IPv6报头的转化。
　　(1)地址转换
IPv4的地址是32位，而IPv6的地址为128位，两个地址格式不同的地址之间需要建立映像关系。有以下几种建立方式：封装IPv4地址为ADDR4类型，封装IPv6地址为AD>DR6类型，封装与IPv4兼容IPv6地址为ADDR64类型。
①DNS解析地址
为了扩展DNS使其支持IPv6，IETF先后定义了两种新的资源记录类型：AAAA和A6。为了实现IPv4和IPv6的转化可以扩充DNS服务器，为IPv4或IPv6的网络提供DNS服务器作“IP转换欺骗”。IPv4主机（ADDR4）向DNS请求査询的时候，如果DNS服务器发现目的主机只有IPv6地址（ADDR6），将会返回给该IPv4主机一个IPv4的地址（ADDR64）作为査询结果。DNS服务器要和NAT-PT转换网关实时的通信,保持ADDR4、ADDR6和ADDR64这3个地址之间对应关系的更新。这样NAT-PT网关就可以根据这些信息进行地址/协议转换。这种转换同样适用于当IPv6主机查询DNS获得IPv4地址的时候。
　　②IPv4和IPv6地址映像表
地址映像表将IPv4地址和IPv6地址分别看作内部地址和全局地址，或者正好相反。内部的IPv4主机和外部的IPv6主机通信时，将IPv4地址（相当于内部地址）变换成IPv6地址（相当于全局地址），服务器维护一个IPv4与IPv6地址的映像表。反之，当内部IPv6主机和外部IPv4主机进行通倍时，IPv6转换为IPv4地址。执行NAT/PT的主机上配置了一个地址映像表。这个映像表形如：
10.10.9.200beef：feed：：1234：5678
3ffe：lcff：：bead：ed：cafe：dffd100.10.9.188
　　③利用IPv4兼容IPv6地址
类似于：：10.10.9.188这样的IPv6地址称为与IPv4兼容的IPv6地址。在v6结点要访问v4结点的时候，可以使用这种地址作为IPv6结点去访问v4结点时的目的地址。NAT/PT网关处理时只要把低32位取出来作为v4包的目的地址即可。对于IPv6地址来说，也可以使用这种与v4兼容的v6地址，但这就要求每个IPv6结点有对应的一个v4地址。
　　(2)报头转换
IPv4报头和IPv6报头之间有一些字段可以直接转化，而一些字段是对方特有的，需要特殊处理。
①IPv4ToIPv6
在IPv4没有分段的情况下，也就是IPv4.Df=0,这个时候偏移量也为0。IPv6的报头转换如下：
IPv6.Version=6:将版本变为6
IPv6.TrafficClass=IPv4.TOS:直接拷贝，或者按照语义予以翻译IPv6.FlowLabel=0:可以全部置为0
IPv6.PayloadLength=IPv4.length-length(IPv4-header):新的IPv6中的负载长度定义为净荷的长度，也就是总长度减去IPv4报头和选项的长度IPv6.Nextheader=IPv4.Protocol:协议字段直接拷贝过来
IPv6.HopLimit=IPv4.TTL-l:逐跳限制和IPv4的生存时间含义相似，如果是跳数为0就要发出ICMP报文给源目的地
IPv6.SourceAddress=ADDR64(IPv4.SourceAddress)：IPv4地址转换得到的ADDR64地址
IPv6.DestinationAddress=ADDR64(IPv4.DestinationAddress):准备发送的目的地址。
IPv6ToIPv4
在IPv6没有分段扩展报头情况下，IPv6转化到IPv4报头的算法如下：
IPv4.Version=4:将版本变为4
IPv4.length=5:没有选项扩展报头的情况
IPv4.TOS=IPv6.TrafficClass:直接拷贝，或者按照语义予以翻译
IPv4.TotalLength=IPv6.Payloadlength+IPv4.length:总长度设S
IPv4.Identification=zero
IPv4.Flags=0
IPv4.FragmentOffset=0
IPv4.Nextheader=IPv6.Protocol:协议字段直接拷贝过来
IPv4.TTL=IPv6.HopLimit-1：IPv4的生存时间和IPv6逐跳限制和含义相似，如果是0就要发出ICMP报文给源目的地
IPv4.HeaderChecksum=sum():需要对IPv4头做一个校验和IPv4.Protocol=IPv6.Nextheader:协议字段直接拷贝过来
IPv4.SourceAddress=ADDR64(IPv6.SourceAddress)：IPv6地址转换得到的AD-DR64地址
IPv4.DestinationAddress=ADDR64(IPv6.DestinationAddress):准备发送的目的地址。

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