NAT-PT是附帶協議轉換的網絡地址轉換器，通過修改協議報頭來轉換網絡地址，使IPv4節點和IPv6節點互通。與一些隧道技術不同，NAT-PT只要求在IPv4和IPv6之間互聯的網絡轉換設備上啟用，協議轉換的目的是實現IPv4和頭之間的轉換，地址轉換則是為了讓IPv4和IPv6網絡中的主機互相識別對方。另外，NAT-PT通過與應用層網關（ALG）相結合，實現了只安裝IPv6的主機和只安裝了IPv4主機的大部分應用的相互通信。
同時，NAT-PT將SIIT（Stateless IP/ICMP Translation）協議轉換技術和IPv4網絡中動態地址翻譯技術（NAT）相結合。它利用了SIIT技術的工作機制，同時又利用了傳統的IPv4下的NAT技術，動態地訪問IPv4節點的IPv6節點分配IPv4地址，很好地解決了SIIT技術中的全局IPv4地址池規模有限的問題。
SIIT技術
無狀態IP/ICMP翻譯技術（Stateless IP/ICMP Translation，SIIT）是對IP/ICMP報文進行協議轉換的技術，它并不記錄一個流的狀態（無狀態）。在SIIT網絡中，IPv6節點需要配置成格式為::FFFF:0:W.X.Y.Z的IPv4翻譯地址，其中W.X.Y.Z是IPv4節點認為IPv6節點在IPv4網絡中的地址，IPv6節點訪問IPv4節點則通過映射地址::FFFF:0:W.X.Y.Z來表示IPv4節點。

 
圖1 SIIT原理示意圖

設IPv4主機A（IPv4地址為100.0.0.1），IPv6主機B的地址是::FFFF:0:W.X.Y.Z的IPv4翻譯地址，并且W.X.Y.Z是全局IPv4單播地址（設為1.1.1.1）。
1.SIIT原理分析
（1）IPv4到IPv6的地址頭轉換
現假設A要訪問B：當A發出的訪問B的報文到達SIIT協議轉換器時，報文的目的地址是B的低32位（這里是1.1.1.1），SIIT判斷出此地址屬于其管理的IPV6-Only節點的IPv4地址空間（設為1.1.1.1～1.1.1.254），就進行IPv4→IPv6的協議報文頭轉換，把源地址轉換成IPv4的映射地址，目的地址轉換為IPv4的翻譯地址::FFFF:0:W.X.Y.Z，再把此報文傳給主機B。即源地址100.0.0.1→::FFFF:0:100.0.0.1，目的地址1.1.1.1→::FFFF:0:1.1.1.1。
（2）IPv6到IPv4的地址頭轉換
現在假設B要訪問A：當B發出的訪問A的報文到達SIIT協議轉換器時，報文的源地址是B的翻譯地址（::FFFF:0:1.1.1.1），目的地址是A的映射地址（::FFFF:0:100.0.0.1），若 SIIT判斷出目的地址是IPv4的映射地址，就進行IPv6→IPv4的協議報文頭轉換，轉換的結果為：源地址::FFFF:0:1.1.1.1→1.1.1.1，目的地址::FFFF:0:100.0.0.1→100.0.0.1。