NAT-PT(Network Address Translation-protocol Translation，网络地址转换-协议转换)是IPv4网络与IPv6网络过渡期间实现两网通信的一个解决方案。作者参与了H3C公司的“NAT-PT支持多核分布式开发项目”，该项目现已在多款路由器设备上测试通过并验收成功，实现了产品化并投入商用。期间，作者负责NATPT的协议转换(Protocol Translation，PT)的设计与实现。结合该项目，本课题研究NATPT的协议转换过程及应用层网关(Application Layer Gateway，ALG)的设计与实现。 NATPT中协议转换包括IPv4网络与IPv6网络通信中报文的IP头、TCPAJDP/ICMP头部的转换；某些应用层协议为实现一些特定功能，将IP地址和TCPA]DP端口等信息放在了应用层负载中，那么协议转换还包括对应用层数据的转换。考虑到各种报文的IP头、TCP/UDP头的格式一致，而各种应用层协议的格式和功能都相差较大，且应用层数据的转换会影响传输层中的内容(如校验和字段)。为使协议转换简单而高效，我们采用模块化的设计：1)将报文的转换工作分为PT模块和ALG适配层模块。在PT模块只实现NATPT的基本功能，即完成对IP网络层和TCP/UDP传输层的翻译转换；把各应用协议的转换从协议转换中分离出来，放在ALG模块处理。2)先处理内部的应用层数据，再转换IP头及传输层头。因此NATPT必须结合ALG对应用层数据的转换，才能完整实现IPv4与IPv6互通的功能。 在PT模块，着重研究层次化的、高效的转换顺序及转换算法；提出有效的校验和调整算法。在ALG模块完成各应用协议的初始化注册，并为其提供各应用协议处理的接口，在各应用协议子模块做具体处理。这样的“总-分”结构设计便以今后ALG模块对其它应用协议的扩展。另外，初始化注册某应用协议时需要查找判断该协议是否已注册过，我们采用HASH计算端口索引值的方法来查找，有利于其它应用协议的扩展。本课题还研究现已实现ALG功能的三种应用协议(FTP、DNS、ICMP)的具体转换。现已实现ALG的应用协议都是采用固定的知名端口，为使应用协议能使用非知名端口，提出尚未现实的NATPT支持“端口到应用的映射”(Port to Application Mapping，PAM)的构想。最后，在组建的真实网络环境中构造各种协议的报文，利用H3C专用的报文构造及捕获工具Netwizard，验证协议转换和各种应用协议的ALG处理的正确性。