ipv4的缺陷和internet的飞速发展导致ipv6的产生和发展，目前，ipv6网络正从试验性网络逐步走向实际应用，但未来一段时间内，ipv4网络仍然占据主导地位，ipv4网络和ipv6网络并存的局面仍将继续，这样，实现ipv4网络和ipv6网络互连成为ipv6网络走向实际应用的重要步骤。

1、nat-pt实现互连原理

　　网络地址和协议转换（nat-pt）是一种将实现ipv4分组格式和ipv6分组格式之间转换和动态nat有机结合的地址和协议转换技术，它对ipv6网络中终端的地址配置没有限制，也不需要对想和ipv4网络通信的终端分配ipv4地址。它和ipv4网络所采用的动态nat一样，在网络边界的地址和协议转换器设置一组ipv4地址，并以此构成ipv4地址池，当ipv6网络中的某个终端发起和ipv4网络中的终端之间的会话时，由地址和协议转换器为发起会话的终端分配一个ipv4地址，并将该ipv4地址和该终端发起的会话绑定在一起。如果会话是tcp连接，则可用会话两端的源和目的地址、源和目的端口号来标识该会话。在会话存在期间，该ipv4地址一直分配给发起会话的终端，当属于该会话的ipv6分组经过地址和协议转换器进入ipv4网络时，用该ipv4地址取代ipv6分组的源地址，并完成ipv6分组至ipv4分组的转换。ipv4网络中的终端用该ipv4地址和发起会话的终端通信，当属于该会话的ipv4分组进入地址和协议转换器时，用该ipv4分组的目的地址检索会话表，用会话表中给出的发起会话的终端的ipv6地址取代ipv4分组的目的地址，并完成ipv4分组至ipv6分组的转换。在nat-pt中，96bit网络前缀可以是任意的网络地址，但必须保证ipv6网络将目的地址和该96bit网络前缀匹配的ipv6分组路由到网络边界的地址和协议转换器。地址和协议转换器将和96bit网络前缀匹配的目的地址的低32bit作为ipv4地址。反之，地址和协议转换器在ipv4分组的源地址前加上96bit网络前缀后作为ipv6分组的源地址。

2、单向会话通信过程

　　下面结合图1详细讨论一下nat-pt的工作机制。

图1　nat-pt实现网络地址和协议转动过程

　　在图1中，当终端a发起和终端c的会话时，终端a发送一个以2001::2e0:fcff:fe00:7为源地址，以2::10.1.1.1为目的地址的ipv6分组，该ipv6分组被ipv6网络路由到路由器r3。路由器r3在会话表中检索该ipv6分组属于的会话，由于该ipv6分组是发起会话的ipv6分组，会话表中找不到该ipv6分组所属的会话，路由器r3为终端a分配一个ipv4地址，这里假定是193.1.1.1，同时，在会话表中创建一项，将分配该终端a的ipv4地址和终端a发起的会话绑定在一起，如表1所示。路由器r3将该ipv6分组转换成ipv4分组，通过ipv4路由表确定的传输路径将ipv4分组转发给下一跳路由器r2。该ipv4分组经过路由器r2转发后到达终端c，完成终端a至终端c的传输过程。ipv6分组转换成ipv4分组时各字段的转换过程如表2所示，源和目的地址的转换如图2所示。

　　表1　ipv4地址和会话之间的绑定

表2　ipv6首部至ipv4首部转换


表3　ipv4首部至ipv6首部转换

　　当终端c向终端a发送数据时，终端c构建一个以10.1.1.1.1为源地址，193.1.1.1为目的地址的ipv4分组，该ipv4分组被ipv4网络路由到路由器r3。路由器r3用该ipv4分组的目的地址检索会话表，找到对应项，用对应项给出的ipv6地址取代目的地址。由于为路由器r3配置的网络前缀为2::/96，源地址被转换成2::10.1.1.1。ipv4分组转换成ipv6分组时各字段的转换过程如表3所示，源和目的地址的转换如图2所示。

图2　ipv4分组至ipv6分组转换过程

图3　用dns应用层网关实现双向会话

　　终端a后续发送给终端c的ipv6分组，由于在会话表中找到对应项，可以根据对应项中给出的ipv4地址进行源地址转换。在会话存在期间，会话表中给出的地址映射一直保持。一旦会话结束，这种地址映射也随之消除，分配的ipv4地址可以再次分配给其他ipv6网络中的终端。不同类型会话的结束方式不同，有些类型的会话有会话结束过程，有些类型的会话没有明显的会话结束过程，后一种类型的会