深入解析apalrd/tayga项目：无状态NAT64技术实现与应用

无状态与有状态NAT64的对比

在传统网络环境中，有状态NAT（Network Address Translation）广为人知。这种技术通过跟踪TCP/UDP会话并重写数据包端口号，实现多对一（N:1）的地址映射。典型应用场景是将多个使用私有IPv4地址的内部主机映射到NAT设备外部接口的单个全局IPv4地址上。

而无状态NAT则采用完全不同的工作方式：

1. 无会话跟踪：不维护任何连接状态表
2. 固定映射：基于管理员配置的静态映射表进行1:1地址替换
3. 典型应用：
   • 组织更换ISP时保持内部网络地址不变
   • 将旧地址块(如192.0.2.0/24)映射到新地址块(如198.51.100.0/24)

apalrd/tayga项目实现的正是一种无状态NAT64转换器，专门用于IPv4与IPv6网络之间的协议转换。其核心特点是：

• 每个IPv4主机必须对应唯一的IPv6地址
• 每个IPv6主机必须对应唯一的IPv4地址
• 可与iptables等有状态NAT配合使用，实现混合部署模式

IPv4到IPv6的映射机制

apalrd/tayga严格遵循RFC 6052标准实现IPv4到IPv6的地址映射：

NAT64前缀配置

1. 推荐前缀长度：/96（虽然标准支持多种长度）
2. 地址构造方式：将32位IPv4地址附加到指定的NAT64前缀后
3. 部署建议：
   • 从站点的全局IPv6地址分配中划分子网
   • 例如：2001:db8:1::/48中分配2001:db8:1:ffff::/96

特殊地址表示法

项目支持两种等价的IPv6地址表示方式：

1. 标准十六进制格式：2001:db8:1:ffff::c633:640a
2. 混合表示法：2001:db8:1:ffff::198.51.100.10

知名前缀注意事项

RFC 6052定义的知名前缀64:ff9b::/96虽然可以直接使用，但存在重要限制：

• 不能用于私有IPv4地址空间(10.0.0.0/8, 192.168.0.0/16等)
• 仅适合特定场景下的全局地址转换

对于需要精细控制的场景，项目支持不配置全局NAT64前缀，而是逐个指定主机映射关系。

IPv6到IPv4的映射实现

静态地址映射

适用于以下场景：

• 需要固定对外IP的服务器
• DNS记录需要持久化IP的情况
• 关键业务主机访问

管理员可手动配置精确的v4-v6对应关系。

动态地址分配

项目提供灵活的地址池管理功能：

1. 地址分配策略：
   • 默认保持2小时活跃状态
   • 最长可保留2周（地址池未耗尽时）
2. 持久化支持：
   • 可将分配记录写入磁盘
   • 服务重启后保持现有会话不中断
3. 兼容性：支持RFC 6052定义的"IPv4-translatable IPv6 addresses"

安装与基础配置指南

构建准备

项目使用GNU make构建系统，确保系统已安装：

• GNU make工具链
• C编译器环境

持久化配置建议

为动态映射创建专用存储目录：

mkdir -p /var/db/tayga

典型配置文件示例

tun-device nat64
ipv4-addr 192.168.255.1
prefix 2001:db8:1:ffff::/96     # 替换为实际分配的IPv6前缀
dynamic-pool 192.168.255.0/24
data-dir /var/db/tayga          # 持久化存储目录（可选）

网络接口配置流程

1. 创建TUN设备：

tayga --mktun

2. 启用并配置接口：

ip link set nat64 up
ip addr add 2001:db8:1::1 dev nat64
ip addr add 192.168.0.1 dev nat64

3. 添加路由规则：

ip route add 2001:db8:1:ffff::/96 dev nat64
ip route add 192.168.255.0/24 dev nat64

安全加固建议

强烈建议对NAT64前缀实施访问控制：

ip6tables -A FORWARD -s 2001:db8:1::/48 -d 2001:db8:1:ffff::/96 -j ACCEPT
ip6tables -A FORWARD -d 2001:db8:1:ffff::/96 -j DROP

服务启动与调试

常规启动：

tayga

调试模式（输出日志到控制台）：

tayga -d

容器化部署方案

项目提供完整的容器支持方案，关键配置参数：

环境变量	说明	默认值
TAYGA_POOL4	动态IPv4地址池	192.168.255.0/24
TAYGA_POOL6	NAT64前缀	64:ff9b::/96
TAYGA_WKPF_STRICT	是否强制RFC6052限制	no
TAYGA_ADDR4	ICMPv4源地址	eth0首个IPv4
TAYGA_ADDR6	ICMPv6源地址	eth0首个IPv6

容器部署需注意：

1. 必须挂载/dev/net/tun设备
2. 可覆盖默认配置文件路径：/app/tayga.conf
3. pool4和pool6参数仍需配置以初始化隧道接口

通过以上配置，apalrd/tayga项目可以灵活部署在各种网络环境中，为IPv4/IPv6过渡提供可靠的协议转换服务。