IPv4 IPv6共存技术----NAT-PT
NAT-PT
NAT-PT技术是通过与SIIT协议转换和传统的IPv4下的动态地址翻译及应用层网关相结合，实现只安装IPv6的计算机和只安装IPv4计算机通信。NAT-PT是最常用的协议转换技术，它通过SIIT协议转换技术和IPv4网络中的动态地址翻译（NAT）技术适当地与应用层网关（Application Level Gateway，ALG）相结合，实现了IPv6主机和纯IPv4主机的大部分应用的相互通信。
NAT-PT通过IPv4和IPv6数据包之间报头和语义的翻译为IPv6结点与IPv4结点之间的通信提供透明的路由。它采用传统的IPv4下的NAT技术来分配IPv4地址，这样就可以用很少的IPv4地址构成自己的IPv4地址分配池，可以给大量的需要进行地址转换的应用使用协议转换技术服务。
NAT-PT可以分为静态和动态模式。
1）静态NAT-PT
静态模式提供一对一的IPv6地址和IPv4地址的映射。IPv6单协议网络域内的结点要访问IPv4单协议网络域内的每一个IPv4地址，都必须在NAT-PT设备中配置。每一个目的IPv4在NAT-PT设备中被映射成一个具有预定义NAT-PT前缀的IPv6地址。在这种模式下，每一个IPv6映射到IPv4地址需要一个源IPv4地址。
2）动态NAT-PT
在动态 NAT-PT中，NAT-PT网关向IPv6网络通告一个96位的地址前缀，并结合主机32位IPv4地址作为对IPv4网络中主机的标识。从IPv6网络中的主机向IPv4网络发送的报文，其目的地址前缀与NAT-PT发布的地址前缀相同，这些报文都被路由到NAT-PT网关，由NAT-PT网关对报文头进行修改，取出其中的IPv4地址信息，替换目的地址。同时，NAT-PT网关定义了IPv4地址池，它从地址池中取出一个地址来替换IPv6报文的源地址，从而完成从IPv6地址到IPv4地址的转换。
动态NAT-PT改进了静态NAT-PT配置复杂、消耗大量IPv4地址池的缺点。由于它采用上层协议映射方法，故只需用很少的IPv4地址就可以支持大量的IPv6到IPv4的转换。但是，动态NAT-PT只能由IPv6一侧首先发起连接，路由器把IPv6地址转换为IPv4地址后，IPv4主机才知道使用哪一个IPv4地址来标识IPv6主机。若从IPv4端首先发起连接，IPv4主机并不知道IPv6主机的IPv4地址，因为这个地址是NAT-PT网关从地址池中随机选择的，连接将无法进行。
3）结合ALG的动态NAT-PT
ALG即应用层网关，如图10-23所示。动态NAT-PT映射可以和DNS ALG联合使用来转换DNS传输，以自动建立目的结点的转换地址。NAT-PT可以截取由IPv6网络发往IPv4网络的DNS请求（A记录查询）。IPv6网络内的DNS服务器必须通过NAT-PT设备首先向IPv4的DNS服务器发送DNS查询，随后NAT-PT自动地将DNS响应（A记录）内容转换为一个IPv6地址（A6记录），外部IPv4地址和有NAT-PT前缀的IPv6地址的NAT-PT映射被动态的配置。然后，IPv6单协议网络结点就可以从NAT-PT设备获得一个可以到达IPv4目的的IPv6地址。
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▲图10-23 应用程序网关
1．示例：配置静态NAT-PT
本实验使用的IOS是unzip-c3640-js-mz.124-10.bin，下载网址http://www.91xueit.com，使用Dynamips软件搭建的实验环境，网络拓扑如图10-24所示，PC0使用Windows XP模拟，IPv4的地址为10.0.1.122，网关为10.0.1.1，RA路由器Fa1/0接口的IPv4地址为10.0.1.1，Se2/0接口的IPv6的IP地址为2001:2::1，RB路由器的接口Se2/0为2001:2::2。
实验目标：现在需要在路由器RA上配置NAT-PT静态映射，使得PC0能够ping通路由器，RB的Se2/0接口。配置静态映射的结果是：PC0通过访问10.0.2.2访问路由器RB的Se2/0接口IPv6地址，路由器RB通过访问2001:3::122访问PC0的IPv4地址。
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▲图10-24 静态NAT-PT实验环境
配置静态NAT-PT的步骤如下。
（1）在RA上配置静态NAT-PT。
RA（config）#ipv6 unicast-routing
RA（config）#interface fastEthernet 1/0
RA （config-if）#ip address 10.0.1.1 255.255.255.0
RA （config-if）#no shutdown
RA（config-if）#ipv6 NAT
RA（config-if）#exit
RA（config）#interface Serial 2/0
RA（config-if）#clock rate 64000
RA（config-if）#no shutdown
RA（config-if）#ipv6 address 2001:2::1/64
RA（config-if）#ipv6 NAT
RA（config-if）#exit
RA（config）#ipv6 NAT v6v4 source 2001:2::2 10.0.2.2
--该命令使IPv4的计算机通过访问10.0.2.2就能够访问到2001:2::2
RA（config）#ipv6 NAT v4v6 source 10.0.1.122 2001:3::122
--该命令使IPv6的计算机通过访问2001:3::122就能访问到10.0.1.122
RA（config）#ipv6 NAT prefix 2001:3::/96
--定义前缘长度，必须是96位，这就意味着IPv4中的计算机都被映射到IPv6网络中的
2001:3::/96网段中。
RA（config）#exit
RA#debug ipv6 NAT --启用IPv6 NAT的事件输出
（2）在RB上，配置接口IPv6地址和添加IPv6路由。
RB（config）#ipv6 unicast-routing
RB（config）#interface Se 2/0
RB（config-if）#no shutdown
RB（config-if）#ipv6 address 2001:2::2/64
RB（config-if）#exit
RB（config）#ipv6 route ::/0 2001:2::1 --添加IPv6的默认路由
（3）在PC0上ping 10.0.2.2，通过这个地址能够ping通2001:2：：2。
（4）在RA上可以看到NAT-PT的输出，如图10-25所示。
![clip_image003[5]](http://img1.51cto.com/attachment/201302/20/400469_13613441162MnD.png "clip_image003[5]")
▲图10-25 IPv6 NAT-PT输出
（5）在RB上输入debug ipv6 packet，可以看到IPv6数据包接收和转发产生的输出，如图10-26所示。
![clip_image004[5]](http://img1.51cto.com/attachment/201302/20/400469_13613441178W8f.png "clip_image004[5]")
▲图10-26 显示IPv6数据包
2.示例：配置动态NAT-PT
动态NAT-PT实验环境如图10-27所示，使IPv6网络2001:2::/64的计算机能够访问IPv4网络中的计算机。路由器RB需要访问PC0时，目标IPv6地址中包括IPv4地址，10.0.1.122写成十六进制就是A00:17A。
▲图10-27 动态NAT-PT实验环境
需要定义一个IPv4的地址池10.0.2.100～10.0.2.200，这样只允许101个IPv6主机同时访问IPv4网络中的计算机。
需要创建一个IPv6访问控制列表，指定允许哪些IPv6访问IPv4网络。
指定将IPv4的地址映射到2001::/64 IPv6网段。
动态NAT-PT实验步骤如下。
（1）在RA上配置动态NAT-PT
RA（config）#ipv6 unicast-routing
RA（config）#interface fastEthernet 1/0
RA （config-if）#ip address 10.0.1.1 255.255.255.0
RA （config-if）#no shutdown
RA（config-if）#ipv6 NAT
RA（config-if）#exit
RA（config）#interface Serial 2/0
RA（config-if）#clock rate 64000
RA（config-if）#no shutdown
RA（config-if）#ipv6 address 2001:2::1/64
RA（config-if）#ipv6 NAT
RA（config-if）#exit
RA（config）#ipv6 access-list v4map permit 2001:2::/64 any
RA（config）#ipv6 access-list v6list permit 2001:2::/64 any
RA（config）#ipv6 NAT prefix 2001::/96 v4-mapped v4map
RA（config）#ipv6 NAT v6v4 pool v4pool 10.0.2.100 10.0.2.200 prefix-length 24
RA（config）#ipv6 NAT v6v4 source list v6list pool v4pool
RA（config）#exit
RA#debug ipv6 NAT
（2）在路由器RB上添加IPv6地址和默认路由的步骤省略，在路由器RB上ping PC0，该地址包含IPv4地址，PC0的IPv4地址写成十六进制就是A00:17A。
Ping 2001::A00:17A
（3）如图10-28所示是在路由器RA上的输出，可以看到源地址2001:2::2被10.0.2.100替换，目标地址A00:17A被10.0.1.122替换。现在10.0.2.100就和2001:2::2做了临时的映射。现在你需要在PC0上通过访问10.0.2.100访问2001:2::2。
▲图10-28 IPv6 NAT输出
（4）在PC0上就可以ping 10.0.2.100，通过路由器RA，将该数据包发送给2001:2::2。
（5）如图10-29所示，在路由器RB上，运行debug ipv6 packet命令。当PC0 ping 10.0.2.100时就有输出。
▲图10-29 IPv6数据包事件输出