01. 從物理網(wǎng)絡(luò)到虛擬網(wǎng)絡(luò)

著名的「六度分隔定理」說(shuō)到，世界上任何兩個(gè)互不相識(shí)的人，只需要最多六個(gè)人就能夠建立起聯(lián)系。這個(gè)定理成立的前提就是依托于龐大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

在虛擬化技術(shù)沒(méi)出現(xiàn)之前，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的元素都是實(shí)體的物理設(shè)備，比如交換機(jī)、路由器、網(wǎng)線等等，人們想要構(gòu)建一個(gè)小型的局域網(wǎng)自己玩玩，都要買(mǎi)各種設(shè)備，成本高還不靈活。虛擬化技術(shù)普及之后，云計(jì)算開(kāi)始大行其道，我們?cè)谧约旱膯螜C(jī)上就可以建各種虛擬機(jī)，想怎么玩就怎么玩。

隨之而來(lái)的就是網(wǎng)絡(luò)變得更復(fù)雜了，由以前看得見(jiàn)摸得著的物理網(wǎng)絡(luò)一下變成玄乎的虛擬網(wǎng)絡(luò)了，好不容易建了幾臺(tái)虛擬機(jī)，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不通，或者網(wǎng)絡(luò)通了，但并不知道是怎么通的，這難言的苦水哽在喉嚨實(shí)在令人不適。

這篇文章就來(lái)說(shuō)說(shuō)虛擬機(jī)世界里的幾種網(wǎng)絡(luò)模型，我們主要以 VirtualBox 和 VMwareWorkstation 這兩款目前最主流的桌面虛擬化軟件作為例子。

總的來(lái)說(shuō)，目前有四種常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)模型：

• 橋接(Bridge Adapter)
• NAT
• 主機(jī)(Host-only Adapter)
• 內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)(Internal)

這也是 VirtualBox 支持的四種模型，對(duì)于 VMware，則只有前三種。

下圖顯示了 VirtualBox 支持的幾種網(wǎng)絡(luò)模型：

圖一

02 橋接(Bridge Adapter)

虛擬機(jī)橋接網(wǎng)絡(luò)模型就是使用虛擬交換機(jī)(Linux Bridge)，將虛擬機(jī)和物理機(jī)連接起來(lái)，它們處于同一個(gè)網(wǎng)段，IP 地址是一樣的。如下圖所示：

在這種網(wǎng)絡(luò)模型下，虛擬機(jī)和物理機(jī)都處在一個(gè)二層網(wǎng)絡(luò)里面，所以有：

• 虛擬機(jī)之間彼此互通
• 虛擬機(jī)與主機(jī)彼此可以互通
• 只要物理機(jī)可以上網(wǎng)，那么虛擬機(jī)也可以。我們來(lái)驗(yàn)證下：

橋接網(wǎng)絡(luò)的好處是簡(jiǎn)單方便，但也有一個(gè)很明顯的問(wèn)題，就是一旦虛擬機(jī)太多，廣播就會(huì)很?chē)?yán)重。所以，橋接網(wǎng)絡(luò)一般也只適用于桌面虛擬機(jī)或者小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)這種簡(jiǎn)單的形式。

03 NAT

另一種模型是 NAT，即網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(Network Address Translatation)。這種模型嚴(yán)格來(lái)講，又可以分為 NAT 和 NAT網(wǎng)絡(luò)兩種，我們看上面的圖 1 也可以看到。

根據(jù) NAT 的原理，虛擬機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)和物理機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)不在同一個(gè)網(wǎng)段，虛擬機(jī)要訪問(wèn)物理所在網(wǎng)絡(luò)必須經(jīng)過(guò)一個(gè)地址轉(zhuǎn)換的過(guò)程，也就是說(shuō)在虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部需要內(nèi)置一個(gè)虛擬的 NAT 設(shè)備來(lái)做這件事。

但其中 NAT 和 NAT網(wǎng)絡(luò) 兩者還有些許的不同：

• NAT：主機(jī)上的虛擬機(jī)之間是互相隔離的，彼此不能通信(它們有獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)棧，獨(dú)立的虛擬 NAT 設(shè)備)
• NAT網(wǎng)絡(luò)：虛擬機(jī)之間共享虛擬 NAT 設(shè)備，彼此互通。

如下圖，展示了兩者細(xì)微的差別：

PS：NAT 網(wǎng)絡(luò)模式中一般還會(huì)內(nèi)置一個(gè)虛擬的 DHCP 服務(wù)器來(lái)進(jìn)行 IP 地址的管理。

下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證一下兩種模式的區(qū)別，首先是 NAT 模式：

訪問(wèn)外網(wǎng)沒(méi)問(wèn)題：

訪問(wèn)其他虛擬機(jī)：

可以看到，兩個(gè)虛擬機(jī)由于有隔離的網(wǎng)絡(luò)棧，所以它們的 IP 地址并不在一個(gè)網(wǎng)段，所以 ping 不通。

再來(lái)看 NAT網(wǎng)絡(luò)，訪問(wèn)外網(wǎng)同樣沒(méi)問(wèn)題，我們來(lái)看下 VM 之間的互通：

可以看到，差別體現(xiàn)出來(lái)了， NAT網(wǎng)絡(luò) 虛擬機(jī)之間共享網(wǎng)絡(luò)棧，它們的 IP 地址處于同一個(gè)網(wǎng)段，所以彼此是互通的。

總結(jié)一下，以上兩種 NAT 模式，如果不做其他配置，那么有：

• 虛擬機(jī)可以訪問(wèn)主機(jī)，反之不行
• 如果主機(jī)可以上外網(wǎng)，那么虛擬機(jī)也可以
• 對(duì)于 NAT，同主機(jī)上的虛擬機(jī)之間不能互通
• 對(duì)于 NAT網(wǎng)絡(luò)，虛擬機(jī)之間可以互通

PS：如果做了 端口映射 配置，那么主機(jī)也可以訪問(wèn)虛擬機(jī)。

04 主機(jī)網(wǎng)絡(luò)(Host-only Adapter)

主機(jī)網(wǎng)絡(luò)顧名思義，就是只限于主機(jī)內(nèi)部訪問(wèn)的網(wǎng)絡(luò)，虛擬機(jī)之間彼此互通，虛擬機(jī)與主機(jī)之間彼此互通。但是默認(rèn)情況下虛擬機(jī)不能訪問(wèn)外網(wǎng)(注意：這里說(shuō)的是默認(rèn)情況下，如果稍作配置，也是可以的)。

主機(jī)網(wǎng)絡(luò)看似簡(jiǎn)單，其實(shí)它的網(wǎng)絡(luò)模型是相對(duì)比較復(fù)雜的，可以說(shuō)前面幾種模式實(shí)現(xiàn)的功能，在這種模式下，都可以通過(guò)虛擬機(jī)和網(wǎng)卡的配置來(lái)實(shí)現(xiàn)，這得益于它特殊的網(wǎng)絡(luò)模型。

主機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型會(huì)在主機(jī)中模擬出一塊虛擬網(wǎng)卡供虛擬機(jī)使用，所有虛擬機(jī)都連接到這塊網(wǎng)卡上，這塊網(wǎng)卡默認(rèn)會(huì)使用網(wǎng)段 192.168.56.x(在主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)配置界面可以看到這塊網(wǎng)卡)，如下是基本的拓?fù)鋱D示：

默認(rèn)情況下，虛擬機(jī)之間可以互通，虛擬機(jī)只能和主機(jī)上的虛擬網(wǎng)卡互通，不能和不同網(wǎng)段的網(wǎng)卡互通，更不能訪問(wèn)外網(wǎng)，如果想做到這樣，那么需要如圖中 紅虛線 所示，將物理網(wǎng)卡和虛擬網(wǎng)卡橋接或共享。在主機(jī)上做如下設(shè)置即可：

通過(guò)以上配置，我們來(lái)驗(yàn)證一下，虛擬機(jī)可以訪問(wèn)主機(jī)物理網(wǎng)卡和外網(wǎng)了：

05 內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)(internal)

***一種網(wǎng)絡(luò)模型是內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，這種模型是相對(duì)最簡(jiǎn)單的一種，虛擬機(jī)與外部環(huán)境完全斷開(kāi)，只允許虛擬機(jī)之間互相訪問(wèn)，這種模型一般不怎么用，所以在 VMware 虛擬機(jī)中是沒(méi)有這種網(wǎng)絡(luò)模式的。這里我們就不多說(shuō)了。

06 總結(jié)

虛擬機(jī)的四種網(wǎng)絡(luò)模型：橋接、NAT、主機(jī)和內(nèi)網(wǎng)模型。

下面以一張表來(lái)描述它們之間的通信行為：

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「 Linux云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)(ID：cloud_dev)」，公眾號(hào)主要專(zhuān)注在 Linux、云計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)方面的技術(shù)分享，可以通過(guò)以下二維碼關(guān)注。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系 Linux云計(jì)算網(wǎng)絡(luò) 公眾號(hào)。