从当今世界互联网的发展情况来看,IPv6毋庸置疑会是将来互联网的主流趋势。虽然IPv6克服了IPv4的诸多弊端,但现如今大部分电子产品及服务设备中IPv4还是主流技术,所以从IPv4到IPv6的过渡不能一蹴而就,需要循序渐进。因此,各种过渡技术应运而生,如双协议栈技术、隧道技术和协议翻译技术。NAT64技术正是在这种背景下产生的,本文研究了基于NAT64的IPv4到IPv6过渡技术方案的设计与实现,主要工作如下：首先介绍了IPv6协议的发展背景,分析了目前主流的IPv4到IPv6过渡技术,包括双协议栈技术、隧道技术和协议翻译技术,并对各技术优缺点进行了详细的对比。其次分析了NAT64和DNS64技术原理和设计要求,在此基础上,给出了过渡技术方案的总体框架设计,并进行了子模块划分,包括翻译模块(分别为TCP、UDP和ICMP)、表项管理模块、表项超时模块和配置管理模块。进而论述了NAT64控制流和数据流的设计以及相关的关键数据结构。在LINUX操作系统下,给出了基于NAT64过渡技术方案的详细设计与实现,详细介绍了各个子模块的设计与实现。最后对NAT64过渡方案进行了部署和测试,包括命令行测试(如NAT64前缀配置命令、地址池配置命令及表项超时配置命令),功能测试(如地址协议翻译功能、表项超时功能)等,并搭建实验环境对已经实现的各个功能模块进行测试,对具体的实施结果进行了分析,结果表明本方案达到了预期的设计要求。本文分析了IPv6的优点以及国内外IPv6实现的现状,针对目前IPv4到IPv6的主流过渡技术进行了分析,并总结出各自的优缺点及适用的网络。针对NAT64过渡方案进行了设计和实现,达到了IPv6网络客户端与IPv4网络服务器通信的目的。