随着Internet的广泛应用和网络技术的迅速发展,网络主机数量呈指数级增长,可分配的IPv4地址即将枯竭,于是使用下一代互联网协议IPv6替代IPv4是解决地址不足问题的根本方法。但是IP协议的升级不能在短时间内完成,因此IPv4向IPv6过渡技术便应运而生。其中,基于协议翻译技术的DNS46与NAT46的过渡方案受到众多国内外研究组织的关注,由于IPv6地址空间远大于IPv4地址空间,如何有效地对服务器IPv6地址进行动态映射是我们研究的重点;同时DNS46需要有足够的性能处理大规模客户端的并发访问,于是需要研究基于域名关键字的缓存高速查找算法;由于地址翻译的DNS46和NAT46协同工作影响到整个过渡系统的性能,所以必须研究一种高效的DNS46和NAT46的同步机制。本文的主要工作如下:首先,本文提出一种基于时间因子的地址映射动态缓存算法。协议的翻译通过的给定的IPv4保留地址池进行地址映射来实现,通过DNS响应的记录生存时间时间、地址池空间利用率以及当前并发访问量,合理确定地址映射记录的缓存时间。从而有效地进行缓存管理,为客户端提供透明服务,提高IPv4地址池的复用效率。其次,提出一种基于顶级域名一级索引和频次统计的缓存哈希高效查找算法。该方法根据域名关键字的特殊格式,进行顶级域名前缀匹配作为一级索引,然后通过高速的哈希算法将地址映射记录缓存,对于哈希冲突采用有序的链式处理,增加结点中频次统计字段,根据该字段对于每一个链进行插入排序。该方法根据实际应用环境,能有效提高缓存的查找效率。然后,提出一种基于内核态地址映射同步机制的设计方案。在DNS46和NAT46之间需要交换地址映射记录的添加和删除消息。频繁的通信会增加系统负担,成为性能瓶颈。本文使用基于内核态消息通信可以解决传统情况下用户态通信开销很大的问题,该方法基于内核态Netfilter框架,通过构造IP数据包来实现DNS46和N AT46的同步机制。最后,根据上述关键技术,设计并实现了 DNS46系统。该系统能够正确和高效地完成IPv4/IPv6过渡阶段DNS46系统的全部功能。通过本文的几项研究,能够在一定程度上解决IPv4/IPv6过渡时期的IPv4客户端和IPv6服务器的通信问题,对DNS46的实际部署和下一代的IPv6网络协议的建设和实施打下了基础。有利于促进互联网的积极发展。