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1 NAT-PT

1.1 NAT-PT简介

1.1.1 NAT-PT应用场景

1.1.2 NAT-PT基本概念

1.1.3 NAT-PT实现过程

1.1.4 NAT-PT的局限性

1.1.5 协议规范

1.2 NAT-PT配置任务简介

1.2.1 IPv6侧发起会话时NAT-PT配置任务简介

1.2.2 IPv4侧发起会话时NAT-PT配置任务简介

1.3 配置NAT-PT

1.3.1 配置准备

1.3.2 使能NAT-PT功能

1.3.3 配置NAT-PT前缀

1.3.4 配置IPv6侧报文的映射

1.3.5 配置IPv4侧报文的映射

1.3.6 配置NAT-PT转换后报文的ToS字段值

1.3.7 配置NAT-PT转换后报文的Traffic Class字段值

1.3.8 配置IPv6服务器的静态NAPT-PT映射

1.4 NAT-PT显示和维护

1.5 NAT-PT典型配置举例

1.5.1 配置IPv6侧动态映射

1.5.2 配置IPv4侧静态映射和IPv6侧静态映射

1.6 常见配置错误举例

1 NAT-PT

1.1  NAT-PT简介

1.1.1  NAT-PT应用场景

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）来实现。NAT-PT提供了IPv4和IPv6地址之间的相互转换功能，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1-1所示，NAT-PT作用于IPv4和IPv6网络边缘设备上，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网络中主机的配置就可实现IPv6网络与IPv4网络的通信。

图1-1 NAT-PT示意图

1.1.2  NAT-PT基本概念

1. NAT-PT机制

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

静态映射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。

·     动态映射

动态映射是指动态地创建IPv6地址与IPv4地址的对应关系来实现IPv6地址与IPv4地址的转换。和静态映射不同，动态映射中IPv6和IPv4地址之间不存在固定的一一对应关系。

·     NAPT-PT机制

NAPT-PT（Network Address Port Translation-Protocol Translation，附带协议转换的网络地址端口转换）是指在IP地址静态或动态转换的基础上对TCP、UDP的端口号也进行转换。采用这种“IP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，通过不同的端口号来区分不同的IPv6主机，从而节省IPv4地址资源。

2. NAT-PT前缀

NAT-PT前缀是长度为96位的IPv6地址前缀，它具有以下两个作用：

·     从IPv6网络发送到IPv4网络的报文到达NAT-PT设备后，设备会检测报文目的IPv6地址的前缀，只有与所配置的NAT-PT前缀相同的报文才允许进行IPv6到IPv4的转换。

·     从IPv4网络发送到IPv6网络的报文，经过NAT-PT转换后，源IPv6地址的前缀为配置的NAT-PT前缀。

1.1.3  NAT-PT实现过程

1. IPv6侧发起会话

图1-2 NAT-PT的实现过程（IPv6侧发起会话）

(1)     判断是否进行NAT-PT转换：NAT-PT设备接收到IPv6网络主机（IPv6 host）发送给IPv4网络主机（IPv4 host）的报文后，判断该报文是否要转发到IPv4网络。如果报文目的IPv6地址前缀与设备上预先配置的NAT-PT前缀相同，则该报文需要转发到IPv4网络，需要进行NAT-PT转换。

(2)     转换源IP地址：设备根据IPv6侧配置的静态或者动态映射，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。

(3)     转换目的IP地址：设备根据IPv4侧配置的静态映射将目的IPv6地址转换为IPv4地址。如果没有配置静态映射，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。

(4)     转发报文并记录映射关系：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网络中的主机。同时，将IPv6地址与IPv4地址的映射关系保存在设备中。

(5)     根据记录的映射关系转发应答报文：IPv4网络主机发送给IPv6网络主机的报文到达NAT-PT设备后，设备将根据已保存的映射关系进行相反的转换，从而将报文发送给IPv6网络主机。

2. IPv4侧发起会话

(1)     判断是否需要进行NAT-PT转换：NAT-PT设备接收到IPv4网络主机发送给IPv6网络主机的报文后，判断该报文是否要转发到IPv6网络。如果报文目的IPv4地址与IPv6侧配置的静态映射IPv4地址相同，则该报文需要转发到IPv6网络，需要进行NAT-PT转换。

(2)     转换源IP地址：设备根据IPv4侧配置的静态或者动态映射，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。如果未配置IPv4侧报文的映射，则在源IPv4地址前添加配置的第一个NAT-PT前缀，作为转换后的源IPv6地址。

(3)     转换目的IP地址：设备根据IPv6侧配置的静态映射将目的IPv4地址转换为IPv6地址。

(4)     转发报文并记录映射关系：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网络中的主机。同时，将IPv4地址与IPv6地址的映射关系保存在设备中。

(5)     根据记录的映射关系转发应答报文：IPv6网络主机发送给IPv4网络主机的报文到达NAT-PT设备后，设备将根据已保存的映射关系进行相反的转换，从而将报文发送给IPv4网络主机。

1.1.4  NAT-PT的局限性

NAT-PT具有下列一些局限性：

·     属于同一会话的请求和响应都必须通过同一台NAT-PT设备，才能进行NAT-PT转换。

·     不能转换IPv4报文头的可选项部分。

·     缺少端到端的安全性。

因此，在一些场合不推荐使用NAT-PT，例如，IPv6网络中主机跨越IPv4网络与另一IPv6网络中主机通信时，推荐使用隧道技术。隧道技术的相关内容请参见“三层技术-IP业务配置指导”中的“隧道”。

目前，设备支持NAT-PT转换的协议包括ICMP、DNS、FTP以及与网络层协议相关但协议字段不涉及IP地址信息的协议。

1.1.5  协议规范

与NAT-PT相关的协议规范有：

·     RFC 2765：Stateless IP/ICMP Translation Algorithm

·     RFC 2766：Network Address Translation - Protocol Translation (NAT-PT)

1.2  NAT-PT配置任务简介

1.2.1  IPv6侧发起会话时NAT-PT配置任务简介

如表1-1所示，IPv6网络内的主机主动访问IPv4网络内的主机时，需要配置以下内容。

表1-1 IPv6侧发起会话时NAT-PT配置任务简介

1.2.2  IPv4侧发起会话时NAT-PT配置任务简介

如表1-2所示，IPv4网络内的主机主动访问IPv6网络内的主机时，需要配置以下内容。

表1-2 IPv4侧发起会话时NAT-PT配置任务简介

1.3  配置NAT-PT

1.3.1  配置准备

在配置NAT-PT之前，设备上需要：

·     使能IPv6转发功能，详细配置请参见“三层技术-IP业务配置指导”中的“IPv6基础”。

·     根据实际情况在需要进行NAT-PT地址转换的接口上配置IPv4或IPv6地址。

1.3.2  使能NAT-PT功能

在连接IPv4网络和IPv6网络的接口上都使能NAT-PT功能后，才能实现IPv4和IPv6地址之间的相互转换。

表1-3 使能NAT-PT功能

1.3.3  配置NAT-PT前缀

表1-4 配置NAT-PT前缀

1.3.4  配置IPv6侧报文的映射

IPv6侧报文映射分为静态映射和动态映射两种：

1. 静态映射

静态映射是指设置IPv6地址与IPv4地址的一一对应关系。

·     对于IPv6侧发起的会话，如果报文的源IPv6地址与配置的静态映射IPv6地址相同，则将源IPv6地址转换为相应的IPv4地址；

·     对于IPv4侧发起的会话，如果报文的目的IPv4地址与配置的静态映射IPv4地址相同，则将目的IPv4地址转换为相应的IPv6地址。

表1-5 配置IPv6侧报文的静态映射

2. 动态映射

动态映射是指对于IPv6侧发起的会话，如果报文的源IPv6地址符合指定的IPv6 ACL规则或者目的IPv6地址前缀与配置的NAT-PT前缀相同，则会把源IPv6地址转换为指定NAT-PT地址池中的IPv4地址或者指定接口的IPv4地址。

设备支持如下四种动态映射方式：

(1)     组合1：IPv6 ACL与地址池的组合

如果IPv6报文的源IPv6地址符合指定的IPv6 ACL规则，源IPv6地址就会转换为配置命令中指定地址池中的IPv4地址。

(2)     组合2：IPv6 ACL与接口地址的组合

如果IPv6报文的源IPv6地址符合指定的IPv6 ACL规则，源IPv6地址就会转换为配置命令中指定接口的IPv4地址。

(3)     组合3：NAT-PT前缀与地址池的组合

如果IPv6报文的目的IPv6地址包含NAT-PT前缀，源IPv6地址就会转换为配置命令中指定地址池中的IPv4地址。

(4)     组合4：NAT-PT前缀与接口地址的组合

如果IPv6报文的目的IPv6地址包含NAT-PT前缀，源IPv6地址就会转换为配置命令中指定接口的IPv4地址。

如果在配置IPv6侧报文的动态映射时采用组合1或者组合3，则首先需要配置NAT-PT地址池。

地址池是一组连续的IPv4地址，用于IPv6到IPv4报文的动态转换。当报文从IPv6网络发送到IPv4网络时，如果设置了组合1或者组合3的NAT-PT动态转换，则设备就会从地址池中选择一个IPv4地址作为IPv6报文转换后的源地址。

表1-6 配置IPv6侧报文的动态映射

1.3.5  配置IPv4侧报文的映射

IPv4侧报文的映射分为静态映射和动态映射两种。

1. 静态映射

静态映射是指设置IPv4地址与IPv6地址的一一对应关系。

·     对于IPv4侧发起的会话，如果报文的源IPv4地址与配置的静态映射IPv4地址相同，则将源IPv4地址转换为相应的IPv6地址；

·     对于IPv6侧发起的会话，如果报文的目的IPv6地址与配置的静态映射IPv6地址相同，则将目的IPv6地址转换为相应的IPv4地址。

表1-7 配置IPv4侧报文的静态映射

2. 动态映射

动态映射是指对于IPv4侧发起的会话，如果报文的IPv4源地址符合指定的ACL规则，则会在源IPv4地址前面添加NAT-PT前缀，转换为IPv6地址。

表1-8 配置IPv4侧报文的动态映射

1.3.6  配置NAT-PT转换后报文的ToS字段值

用户可以设置在NAT-PT转换后，报文中ToS字段的取值：

·     为0：表示将转换后报文的服务优先级降为最低。

·     与转换前对应的Traffic Class字段取值相同：表示保持原有的服务优先级。

表1-9 配置NAT-PT转换后报文的ToS字段值

1.3.7  配置NAT-PT转换后报文的Traffic Class字段值

用户可以设置在NAT-PT转换后，报文中Traffic Class字段的取值：

·     为0：表示将转换后报文的服务优先级降为最低。

·     与转换前对应的ToS字段取值相同：表示保持原有的服务优先级。

表1-10 配置NAT-PT转换后报文的Traffic Class字段值

1.3.8  配置IPv6服务器的静态NAPT-PT映射

通常情况下，IPv6网络内的服务器（如FTP服务器、Web服务器和Telnet服务器）只能为IPv6网络内的主机提供服务。通过配置IPv6服务器的静态NAPT-PT映射，可以静态指定IPv6网络内服务器的IPv6地址和端口与IPv4地址和端口的映射关系，从而使得IPv4主机可以访问IPv6网络内的服务器。

NAT-PT设备接收到IPv4主机访问IPv6服务器的请求报文后，如果报文的目的地址和端口号与配置的静态映射IPv4地址和端口号相同，则根据IPv4侧的配置将报文的源IPv4地址转换为IPv6地址，并根据配置的IPv6服务器地址和端口静态映射将请求报文的目的IPv4地址和端口号转换为IPv6地址和端口号。

配置IPv6服务器地址和端口的静态映射时，需要指定：

·     协议类型，即服务采用的传输层协议类型，取值为TCP或UDP；

·     服务器对应的IPv4地址及端口号，IPv4主机通过该地址和端口号访问服务器；

·     IPv6网络内服务器的IPv6地址以及端口号。

表1-11 配置IPv6服务器的静态NAPT-PT映射

1.4  NAT-PT显示和维护

在完成上述配置后，在任意视图下执行display命令可以显示配置后NAT-PT的运行情况，用户可以通过查看显示信息验证配置的效果。

在用户视图下执行reset命令可以清除NAT-PT动态地址映射信息及统计信息。

表1-12 NAT-PT显示和维护

1.5  NAT-PT典型配置举例

1.5.1  配置IPv6侧动态映射

1. 组网需求

IPv6网络内地址为2001::2/64的Router C希望访问IPv4网络内地址为8.0.0.2/24的Router A，但是不允许Router A主动访问Router C。

为了满足上述需求：

·     在IPv4网络和IPv6网络之间部署NAT-PT设备Router B，在Router B上配置IPv6侧报文动态映射，使IPv6网络中的主机可以主动访问IPv4网络中的主机，而IPv4网络中的主机不能主动访问IPv6网络中的主机。

·     Router B上1号槽位安装的单板为SPC单板或丝印为SPE-1010-II、SPE-1010-E-II、SPE-1020-II、SPE-1020-E-II的单板。

·     4号槽位安装的单板为以SPC单板或SPE单板。

2. 组网图

图1-3 配置IPv6侧报文动态映射组网图

3. 配置步骤

(1)     配置NAT-PT设备Router B

# 配置接口地址，使能接口NAT-PT功能。

<RouterB> system-view

[RouterB] ipv6

[RouterB] interface GigabitEthernet 4/1/2

[RouterB-GigabitEthernet4/1/2] ip address 8.0.0.1 255.255.255.0

[RouterB-GigabitEthernet4/1/2] natpt enable

[RouterB-GigabitEthernet4/1/2] quit

[RouterB] interface GigabitEthernet 4/1/3

[RouterB-GigabitEthernet4/1/3] ipv6 address 2001::1/64

[RouterB-GigabitEthernet4/1/3] natpt enable

[RouterB-GigabitEthernet4/1/3] quit

# 配置NAT-PT前缀。

[RouterB] interface NAT 1/0/1

[RouterB-NAT1/0/1] natpt prefix 3001::

[RouterB-NAT1/0/1] quit

# 配置NAT-PT地址池。

[RouterB] natpt address-group 1 9.0.0.10 9.0.0.19

# 配置IPv6侧报文的动态映射。

[RouterB] interface NAT 1/0/1

[RouterB-NAT1/0/1] natpt v6bound dynamic prefix 3001:: address-group 1

(2)     配置IPv4侧设备Router A

# 配置接口地址。

<RouterA> system-view

[RouterA] interface GigabitEthernet 4/1/2

[RouterA-GigabitEthernet4/1/2] ip address 8.0.0.2 255.255.255.0

[RouterA-GigabitEthernet4/1/2] quit

# 配置到达9.0.0.0/24网段的静态路由。

[RouterA] ip route-static 9.0.0.0 24 8.0.0.1

(3)     配置IPv6侧设备Router C

# 使能IPv6转发功能。

<RouterC> system-view

[RouterC] ipv6

# 配置接口地址。

[RouterC] interface GigabitEthernet 4/1/2

[RouterC-GigabitEthernet4/1/2] ipv6 address 2001::2/64

[RouterC-GigabitEthernet4/1/2] quit

# 配置到达NAT-PT前缀对应网段的静态路由。

[RouterC] ipv6 route-static 3001:: 16 2001::1

4. 验证配置结果

按以上配置完成后，在Router C上执行命令ping ipv6 3001::0800:0002应该可以收到响应报文。

1.5.2  配置IPv4侧静态映射和IPv6侧静态映射

1. 组网需求

IPv6网络内地址为2001::2/64的Router C希望与IPv4网络内地址为8.0.0.2/24的Router A互相通信。

为了满足上述需求：

·     在IPv4网络和IPv6网络之间部署NAT-PT设备Router B，在Router B上配置IPv4侧报文静态映射和IPv6侧报文静态映射，使IPv4网络和IPv6网络之间可以互相访问。

·     Router B上1号槽位安装的单板为SPC单板或丝印为SPE-1010-II、SPE-1010-E-II、SPE-1020-II、SPE-1020-E-II的单板。

·     4号槽位安装的单板为SPC单板或SPE单板。

2. 组网图

图1-4 NAT-PT组网图（IPv4/IPv6侧为静态映射）

3. 配置步骤

(1)     配置NAT-PT设备Router B

# 配置接口地址，使能接口NAT-PT功能。

<RouterB> system-view

[RouterB] ipv6

[RouterB] interface GigabitEthernet 4/1/2

[RouterB-GigabitEthernet4/1/2] ip address 8.0.0.1 255.255.255.0

[RouterB-GigabitEthernet4/1/2] natpt enable

[RouterB-GigabitEthernet4/1/2] quit

[RouterB] interface GigabitEthernet 4/1/3

[RouterB-GigabitEthernet4/1/3] ipv6 address 2001::1/64

[RouterB-GigabitEthernet4/1/3] natpt enable

[RouterB-GigabitEthernet4/1/3] quit

# 配置NAT-PT前缀。

[RouterB] interface NAT 1/0/1

[RouterB-NAT1/0/1] natpt prefix 3001::

# 配置IPv4侧报文的静态映射。

[RouterB-NAT1/0/1] natpt v4bound static 8.0.0.2 3001::5

# 配置IPv6侧报文的静态映射。

[RouterB-NAT1/0/1] natpt v6bound static 2001::2 9.0.0.5

(2)     配置IPv4侧设备Router A

# 配置接口地址。

<RouterA> system-view

[RouterA] interface GigabitEthernet 4/1/2

[RouterA-GigabitEthernet4/1/2] ip address 8.0.0.2 255.255.255.0

[RouterA-GigabitEthernet4/1/2] quit

# 配置到达9.0.0.0/24网段的静态路由。

[RouterA] ip route-static 9.0.0.0 24 8.0.0.1

(3)     配置IPv6侧设备Router C

# 使能IPv6转发功能。

<RouterC> system-view

[RouterC] ipv6

# 配置接口地址。

[RouterC] interface GigabitEthernet 4/1/2

[RouterC-GigabitEthernet4/1/2] ipv6 address 2001::2/64

[RouterC-GigabitEthernet4/1/2] quit

# 配置到达NAT-PT前缀对应网段的静态路由。

[RouterC] ipv6 route-static 3001:: 16 2001::1

4. 验证配置结果

按以上配置完成后，在Router A上执行命令ping 9.0.0.5可以收到响应报文；在Router C上执行命令ping ipv6 3001::5命令也可以收到响应报文。

1.6  常见配置错误举例

1. 故障现象

IPv6侧发起会话时，NAT-PT转换失败。

2. 故障排除

·     打开NAT-PT调试开关，根据设备的调试信息定位错误。

·     在调试过程中，检查源地址转换是否成功。如果源地址转换失败，则问题原因可能是地址池中没有足够的IP地址。可以通过增大地址池中IP地址范围，或采用NAPT-PT机制进行NAT-PT转换。