IPv6 改造：翻译技术的原理和优缺点

在前面我们讨论过了隧道技术和双栈技术，这两种技术方案都只能实现 IPv4 网络用户之间或 IPv6 网络用户之间的相互访问，并不能实现 IPv4 节点和 IPv6 节点之间的相互通信。而翻译技术就是为了解决 IPv4 节点和 IPv6 节点之间互联互通而诞生的。本文国科云针对IPv6改造的第三种技术方案——翻译技术做下简单探讨。

翻译技术的原理是将私网 IPv4 地址与公网 IPv4 地址建立映射关系，从而可以使多个私网 IPv4 地址共享一个公网 IPv4 地址，从而达到节省 IPv4 地址的目的。而随着 IPv6 网络的快速发展，翻译技术逐渐演变成 IPv6 改造技术中的协议翻译技术，顾名思义就是将 IPv4 协议报文翻译成 IPv6 协议报文，或者是将 IPv6 报文翻译成 IPv4 报文。目前行业中主流的翻译技术主要有 NAT-PT、IVI 和 NAT64 与 DNS64 三种。

NAT-PT 技术

NAT-PT 转换网关能够同时实现地址转换和协议翻译，其中网关的 NAT 模块负责 IPv4 和 IPv6 地址的转换，PT 模块负责 IPv4 和 IPv6 报文之间的翻译。NAT-PT 处于 IPv4 和 IPv6 网络边缘，无需对现有 IPv4 和 IPv6 节点进行大的改动，只需在网络边界部署翻译网关就能实现 IPv4 和 IPv6 之间的通信。

NAT-PT 又可分为静态和动态两种。静态 NAT-PT 为 IPv6 节点静态分配一对一的 IPv4 地址，适合永久在线或者提供稳定服务的应用，因此无法解决 IPv4 地址紧张的难题，且配置和维护难度较大。动态 NAT-PT 中，IPv6 到 IPv4 的地址映射是动态生成的、可变的，支持将多个 IPv6 地址映射为一个 IPv4 地址，节省了 IPv4 地址空间，但仅支持从 IPv6 侧发起通信连接。

NAT-PT 技术面临一些挑战，特别是在转换协议头时，由于 IPv4 和 IPv6 之间的协议差异较大，可能会导致一些问题，如特定协议字段的不一致性或丢失。

由于 IPv4 和 IPv6 地址空间的不对称性，可能会出现地址耗尽的问题，特别是在 IPv4 地址空间的需求超过可用地址的情况下。

由于这些设计上的缺陷，NAT-PT 技术逐渐在 IPv6 发展过程中被弃用，因此在目前市场上该方案并不常用。

NAT64 与 DNS64 技术

为了解决 NAT-PT 中的各项缺陷，同时实现 IPv6 与 IPv4 之间的网络地址和协议转换，IETF 设计了一个新的解决方案——NAT64 与 DNS64 技术。

NAT64 是一种有状态的网络地址和协议转换技术，一般只支持从 IPv6 侧发起对 IPv4 网络资源的访问。NAT64 拥有一个地址池，支持使用多个 IPv6 地址对应一个 IPv4 地址，大大节省了 IPv4 地址。

当 IPv6 客户端进行 DNS 查询时，如果没有得到 IPv6 DNS 服务器的响应，可以使用 DNS64 向 IPv4 DNS 服务器发起 DNS 请求，并将 IPv4 DNS 返回的 A 记录合并到 AAAA 记录中，然后将 AAAA 记录返回给 IPv6 客户端。

NAT64 执行 IPv4 和 IPv6 地址和协议的转换，DNS64 用来解析域名地址，两者协同工作，即可实现在不改变 IPv6 客户端和 IPv4 服务端的情况下，完成 IPv6 对 IPv4 的通信连接。

NAT64 和 DNS64 技术无需对现有网络结构进行升级，且在一定程度上解决了 IPv4 地址紧张的难题。但同时也存在网络延迟增加、兼容性无法得到保障以及网络配置和维护难度和成本增加等诸多问题。

IVI 技术

IVI 是清华大学李星教授团队提出的一种基于特殊地址前缀的、无状态的 IPv4/v6 翻译技术。在罗马数字里，IV 是四，VI 是六，IVI 即代表 IPv4 和 IPv6 过渡和互访。IVI 的主要思路是从全球 IPv4 地址空间中，取出一部分地址映射到全球 IPv6 地址空间中，可以分成一对一映射和一对多映射两种类型。

一对一映射是将 IPv4 地址内嵌在 IPv6 地址中，一对多映射是将 IPv4 地址和端口号同时内嵌在 IPv6 地址中，从而实现地址的复用。IVI 技术允许 IPv6 主机和 IPv4 主机之间的双向通信。它通过一种双向转换方法来实现 IPv4 地址和 IPv6 地址之间的转换，从而实现通信的双向性。IVI 技术的缺点是需将 IPv4 地址内嵌到 IPv6 地址中，地址格式受限。

综上所述，目前存在的几种主流的翻译技术实现了 IPv4 与 IPv6 的相互通信，IVI 和 NAT64 技术还在一定程度上缓解了 IPv4 地址紧张的局面，因此成为当前行业中实现 IPv6 升级改造的常用技术方案。然而，翻译技术同样也面临转换效率、兼容性和管理维护成本等方面的挑战。因此，在实施 IPv6 改造过程中，还需要综合考虑自身特点，来选择合适的技术方案，尽可能避免因 IPv6 改造对正常业务开展带来的影响。