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IPv6的应用是个循序渐进的过程，在很长时间内，IPv4网络和IPv6网络会同时存在且需要相互通信。在IPv4网络完全过渡到IPv6网络之前，两个网络之间直接的网络通信可以通过NAT-PT（Network Address Translation-Protocol Translation，附带协议转换的网络地址转换）所提供的IPv4和IPv6地址之间的相互转换功能来实现。例如，使用此技术可以使IPv6网络中的主机直接访问IPv4网络中的FTP服务器。
如图1所示，NAT-PT作用于IPv4和IPv6网络边缘的设备上，所有的地址转换过程都在该设备上实现，对IPv4和IPv6网络来说是透明的，即用户不必改变目前的IPv4网络中主机得配置就可实现IPv6网络与IPv4网络的通信。
图1 NAT-PT示意图
但由于NAT-PT具有下面一些局限性，所以在一些场合不推荐使用（如IPv6网络中主机跨越IPv4网络与另一IPv6网络中主机通信推荐使用隧道技术）：
l 属于同一会话的请求和响应都必须通过同一NAT-PT设备才能进行NAT-PT转换。
l 不能转换IPv4报文头的可选项部分。
l 缺少端到端的安全性。
有三种NAT-PT机制可实现IPv4和IPv6地址之间的相互转换：
静态映射的NAT-PT机制是指采用手工配置的IPv6地址与IPv4地址的一一对应关系来实现IPv6地址与IPv4地址的转换。
和静态映射不同，动态映射没有IPv6和IPv4地址之间的一一对应关系。动态映射要求先创建一个地址池，然后根据需要从地址池中选取空闲地址来完成IPv6地址与IPv4地址的映射。
NAPT-PT（Network Address Port Translation-Protocol Translation，附带协议转换的网络地址端口转换）是在IP地址动态转换的基础上对TCP、UDP的端口号也进行IPv6到IPv4的转换。采用这种“地址＋端口号”的映射方式，不同的IPv6地址转换时，可以对应同一个IPv4地址，通过端口号来区分不同的IPv6主机，从而使多个IPv6主机能共享一个IPv4地址完成转换。
图2 NAT-PT的实现过程（IPv6侧发起会话）
(1) 当IPv6网络中的设备发送给IPv4网络的报文到达NAT-PT设备后，如果设备判断该报文是要转发到IPv4网络，则会利用在IPv6侧已经配置的静态或者动态的映射关系，进行IPv6地址到IPv4地址的转换，将报文的源IPv6地址转换为IPv4地址。
(2) 根据IPv4侧配置的IPv4与IPv6的映射关系将目的地址转换为IPv4地址。如果没有配置映射关系，那么，如果报文中的目的IPv6地址的低32位可以直接转换为合法的IPv4地址，则直接转换为目的IPv4地址；否则，转换不成功。
(3) 报文的源IPv6地址和目的IPv6地址都转换为IPv4地址后，设备按照正常的转发流程将报文转发到IPv4网络中的设备。同时，将IPv6地址与转换后的IPv4地址的映射关系保存在设备中。
(4) IPv4网络中的设备发送给IPv6网络中的报文到达NAT-PT设备后，将根据存储的映射关系进行相反的转换，从而将报文回送到IPv6网络中的设备。
(1) 当IPv4网络中的设备发送给IPv6网络的报文到达NAT-PT设备后，如果设备判断该报文是要转发到IPv6网络，则会利用在IPv4侧已经配置的静态或者动态的映射关系，进行IPv4地址到IPv6地址的转换，将报文的源IPv4地址转换为IPv6地址。
(2) 根据IPv6侧配置的IPv6与IPv4的映射关系将目的IPv4地址转换为IPv6地址。
(3) 报文的源IPv4地址和目的IPv4地址都转换为IPv6地址后，设备按照正常的转发流程将报文转发到IPv6网络中的设备。同时，将IPv4地址与转换后的IPv6地址的映射关系保存在设备中。
(4) IPv6网络中的设备发送给IPv4网络中的报文到达NAT-PT设备后，将根据存储的映射关系进行相反的转换，从而将报文回送到IPv4网络中的设备。
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