Se eu entendi sua situação corretamente, acho que a melhor solução para você seria usar SIIT-DC (SIIT-DC: IP sem estado / Tradução ICMP para ambientes de data center IPv6) . Ele permite mapear um endereço IPv4 para um endereço IPv6 e vice-versa.
A ferramenta para fazer isso com o que eu pessoalmente gosto mais é Jool . É um módulo do kernel Linux que implementa o NAT64 e o SIIT.