论文摘要：基于虚拟网卡的NAT-PT转换系统的设计与实现

诞生于上个世纪80年代的IPv4协议是当前Internet所使用最广泛的协议，由于IPv4只有32位的地址空间，所提供的地址非常有限。因此，当国际互联网的发展速度越来越快，移动宽带业务、物联网、云计算等技术不断普及，IPv4地址资源不足的情况变得越发地严重和明显。IPv6协议相较IPv4而言具有非常大的优势，其代替IPv4是必然的。但是由于现网IPv4设备数量巨大，出于业务和成本考虑，无法在短期内全部升级到IPv6，因此IPv6代替IPv4将是一个长期的过程。

本文旨在构建一种简单有效、易于实现，能满足特定场景需求的IPv6与IPv4互通系统。首先通过对当前存在和流行的IPv6过渡技术进行分析，找到双协议栈技术、隧道技术以及翻译技术的适用场景、优势和缺陷，为后面的设计和方案选择打下基础。接着通过对虚拟网卡原理的研究，结合其在操作系统中的所在位置，将其应用于转换网关的报文捕获模块，实现对网络报文的截获操作。然后，结合目标场景，分别对NAT-PT技术所涉及的地址转换模块和协议转换模块进行详细设计。对于地址转换模块中的地址转换表，完成其关键数据结构和基本操作的设计和实现。并针对IP报文、ICMP报文以及TCP/UDP报文，给出协议转换时应遵守的具体转换规则。最后，基于以上的分析研究结论以及设计方案，实现一个使用虚拟网卡进行报文截获，并具有基本地址转换和协议转换功能的NAT-PT转换系统，并对其进行验证。结果表明，本文实现了设计目的，能够实现IPv4与IPv6单栈主机的互通，为IPv4/IPv6的双向转换问题提供了可行的方案。

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