NAT64与DNS64基本原理概述

1．NAT64与DNS64背景
     在IPv6网络的发展过程中，面临最大的问题应该是IPv6与IPv4的不兼容性，因此无法实现二种不兼容网络之间的互访。为了实现IPv6与IPv4的互访，IETF（互联网工程任务组）在早期设计了NAT-PT的解决方案：RFC2766，NAT-PT通过IPv6与IPv4的网络地址与协议转换，实现了IPv6网络与IPv4网络的双向互访。但NAT-PT在实际网络应用中面临各种缺陷，IETF推荐不再使用，因此已被RFC4966所废除。
     为了解决NAT-PT中的各种缺陷，同时实现IPv6与IPv4之间的网络地址与协议转换技术，IETF（互联网工程任务组）重新设计一项新的解决方案： NAT64与DNS64技术。
     NAT64是一种有状态的网络地址与协议转换技术，一般只支持通过IPv6网络侧用户发起连接访问IPv4侧网络资源。但NAT64也支持通过手工配置静态映射关系，实现IPv4网络主动发起连接访问IPv6网络。NAT64可实现TCP、UDP、ICMP协议下的IPv6与IPv4网络地址和协议转换。
     DNS64则主要是配合NAT64工作，主要是将DNS查询信息中的A记录（IPv4地址）合成到AAAA记录（IPv6地址）中，返回合成的AAAA记录用户给IPv6侧用户。DNS64也解决了NAT-PT中的DNS-ALG存在的缺陷。
     NAT64一般与DNS64协同工作，而不需要在IPv6客户端或IPv4服务器端做任何修改。NAT64解决了NAT-PT中的大部分缺陷，同时配合DNS64的协同工作，无需像NAT-PT中的DNS-ALG等。
     目前NAT64与DNS64均处于IETF的草案阶段，尚未形成正式的RFC文档。但由于IPv6的快速发展、应用场景的需求、IPv6侧网络用户的强烈需求，处于草案阶段的NAT64与DNS64已经正式开始在互联网中部署应用了。NAT64也只是IPv6网络发展初期的一种过渡解决方案，在IPv6发展前期会被广泛部署应用，而后期则会随着IPv6网络的发展壮大，逐步退出历史舞台。
    本文主要讨论DNS64与NAT64的基本原理与应用场景，不涉及DNS64与NAT64协议的具体实现、协议规范及数据处理细节，希望深入了解NAT64及DNS64的网络技术人员或IPv6网络开发人员可直接参考本文后面的IETF草案链接。

2． NAT64与DNS64的网络部署场景

NAT64与DNS64的常见应用场景组网如下图所示：

下载 (225.88 KB)
NAT64与DNS64的网络部署场景

2010-10-14 23:02

     在上图中，、DNS64 Server与NAT64 Router是完全独立的部分。其中64:FF9B::/96为DNS64的知名前缀，DNS64一般默认使用此前缀进行IPv4地址到IPv6地址的合成，同时该前缀也作为NAT64的转换前缀，实现匹配该前缀的流量才做NAT64转换。一般在DNS64与NAT64中该前缀被表示为pref64::/n，该前缀可根据实际网络部署进行配置。在NAT-PT中，转换的前缀只支持固定96位长度，而NAT64中则可使用：32, 40, 48, 56, 64 或96等范围，每种长度的前缀转换规则也不完全相同。
    当IPv6 Only User发起连接访问普通IPv6网站，流量将会匹配IPv6默认路由而直接转发至IPv6 Router处理。而访问的是IPv4单协议栈的服务器时，将经DNS64 Server进行前缀合成，Pref64::/n网段的流量将被路由转发至NAT64 Router上，从而实现IPv6与IPv4地址和协议的转换，访问IPv4 网络中的资源。

3．NAT64与DNS64的报文交互

NAT64与DNS64的报文交互过程如下图所示：

下载 (216.62 KB)

2010-11-06 23:30

假定的网络地址结构：
IPv6 Only Client： 2001::1234::1234
Pref64::/n :  64:FF9B::/96
NAT64 Public IPv4 Address：22.22.22.22
WWW.IPV6BBS.CN  IPv4 Address：11.11.11.11

4.NAT64与DNS64相关协议标准

NAT64:Stateful NAT64: Network Address and Protocol Translation from IPv6 Clients to IPv4 Servers
draft-ietf-behave-v6v4-xlate-stateful-12:
http://datatracker.ietf.org/doc/ ... 6v4-xlate-stateful/

DNS64: DNS extensions for Network Address Translation from IPv6 Clients to IPv4 Servers
draft-ietf-behave-dns64-11:
http://datatracker.ietf.org/doc/draft-ietf-behave-dns64/