【计算机网络】：一次性理清Virtualbox虚拟机网络模型

• 平时我们基于VirtualBox或者VMware软件可以随意创建虚拟机

• 虚拟机的网络模型有多种，不理清它们之间的区别很容易出现网络不通的头痛问题

• 通过分析各种虚拟网络模型，解决虚拟机平台和物理机的网络连接问题

1.VirrtualBox和VMware简单对比

两者都是优秀的虚拟机平台，我们可以通过它们创建虚拟机来安装不同环境的操作系统

主要区别对比：

1. VirtualBox是开源免费软件，下载和安装比较方便，VMware功能更加强大，但是需要注册码

2. VirtualBox相对于VMware安装和配置更加简单，运行内存占用也比较小

3. VirtualBox由于是开源免费，社区相对更加活跃，但总体两者出现问题都能找到解决方案

综上，本次主要采用VirtualBox来创建虚拟机进行演示，安装的操作系统镜像是Linux CentOS8.2版本

2.常见的网络模型

主要有下面四种网络模型

• 桥接（Bridge Adapter）
• NAT
• 主机网络（Host-only Adapter）
• 内部网络（Internal）

VirtualBox包含了以上的四种网络模型，VMware只有前三种

3.桥接网络

3.1 主要原理

桥接网络模型依赖虚拟交换机（Linux bridge）将虚拟机和物理机连接起来，它们之间处在同一个二层网络

虚拟机和物理机的ip处在相同网段之下，举例，比如都处在192.168.100.x的网段之下，物理机ip为192.168.100.10，虚拟机ip为192.168.100.20

桥接网络的网络连通总结：

• 虚拟机之间彼此互通

• 虚拟机和物理机彼此互通

• 只要物理机能上外网，虚拟机也能上外网

3.2 网络原理图

如上图所示，物理主机内创建了三台虚拟机，然后通过bridge虚拟设备将物理网卡和虚拟网卡进行连接，虚拟机和物理机的ip都处在同一网段（192.168.100.x）之内

虚拟机借助物理机网卡实现外网的访问，物理机也可以ping通虚拟机，并且虚拟机之间网络是连通的，彼此之间可以进行访问

3.3 配置方式

找到创建好的虚拟机，【设置】-【网络】，连接方式选择“桥接网卡”，界面名称选择正确的外网网卡，然后勾选“启动网络连接”即可

外网网卡名称可以在网络适配器查看是否匹配对应，例如就需要选择这个无线网卡虚拟机才能上外网

验证网络连通情况

• 启动CentOS系统的虚拟机，输入ip addr查看网络设备地址,我这里虚拟网卡分配到的地址是192.168.123.21

查看本地的网卡地址是否也是属于192.168.123.x的网段下，打开cmd输入ipconfig命令查看,物理网卡的地址为192.168.123.67,符合理论

通过ping命令验证物理机和虚拟机彼此之间互ping的情况，结果是双方都可以ping通

插入一个问题：可能会出现虚拟机ping主机不通的情况，一般是因为防火墙的问题，比如我物理机是win10的系统，就出现防火墙设置问题，问题主要是因为win10的防火墙没有打开ICMPv4-In这个规则，解决如下：

1.依次打开【控制面板】-【Windows Definder防火墙】-【高级设置】-【入站规则】-【按配置文件筛选】-【按公有配置文件筛选】

2.找到并启用文件类型为“公用”的“文件和打印共享（回显请求 – ICMPv4-In）”规则，此时就可以ping通了

3.最后是验证虚拟机之间是否可以彼此互ping，另起一台虚拟机，同样的方式设置为桥接模式，我这里分配到为192.168.123.52,如下所示，彼此之间也能ping通

4.NAT模式

4.1 主要原理

NAT网络模型基于NAT协议（Network Address Translation，网络地址转换），主要功能是能将IP数据报头中的IP地址转换为另一个IP地址的过程。

在实际应用中，NAT主要用于实现私有网络访问公共网络的功能。

NAT网络模型使得虚拟机的私有ip可以通过虚拟NAT设备转化为物理主机的ip，然后通过物理网卡实现外网的访问

需要注意的是Virtualbox中的NAT网络模型分为了NAT和NAT网络，两者的区别主要有：

• NAT下的虚拟机之间是互相隔离的，彼此之间不能进行通信，也就是不能彼此互ping，因为它们各自分配着独立的虚拟NAT设备

• NAT网络下的虚拟机之间因为共享同一台虚拟NAT设备，彼此互通

再回过来总结下NAT网络模型和物理主机的连通情况：

• 虚拟机可以ping通物理机，但是物理主机无法ping通虚拟机

• 如果物理主机可以上外网，那么虚拟机就可以上外网

VirtualBox的NAT模型下，主机ping不通虚拟机，但是VMware经过实验验证是可以ping通的，既然无法ping通，那不是代表无法使主机ssh连接到虚拟机吗？在Virtualbox下有什么方法解决吗？方法还是有的：

方法一：端口映射

虚拟机采用NAT网络配置，虚拟机的ip相对于宿主机是隐藏的。想要使得宿主机对虚拟机进行访问，需要配置端口映射

通过将宿主机的一个端口(localhost:port)与虚拟机的ssh端口进行连接，宿主机通过访问宿主机端口(localhost:port)实现对虚拟机ssh端口(ip:22)的访问

选择NAT网络模式，然后打开virtualbox的【全局设定】-【网络】，添加新的NAT网络，然后点击【端口映射】，然后新增端口映射的配置

例如，这里我添加10.0.2.6的22端口映射到本地的5666端口，10.0.2.15的22端口映射到本地的5667端口

确认好配置后，记得勾选NAT网络的启动网络选项，然后就可以实现主机ssh连接到虚拟机了

方法二：新建主机网络

通过给虚拟机添加新的网卡，然后选择模式为主机网络（Host-only Adapter），因为它能实现物理主机对虚拟机的访问，留在后面介绍。

4.2 网络原理图

4.2.1 NAT

如上图，每台虚拟机都连接着独立的虚拟NAT设备，虚拟机之间彼此都是独立的，彼此之间不能进行通信

唯一的通信道路就是借着NAT设备和利用物理网卡来实现对外网的访问，也就是只要物理机能够上外网，那么虚拟机也就能上外网

4.2.2 NAT网络

如上图，NAT网络模式下虚拟机之间共享同一台虚拟NAT设备，也就是彼此之间都连接在同一网段下，彼此之间是可以实现通信的

与物理主机的通信方式就和NAT是一样的，通过物理网卡来实现对外网的通信

4.3 配置方式

4.3.1 NAT

NAT模式的配置还是比较简单的，只需要启动网卡并选择模式为NAT即可，启动后会发现已经给虚拟机分配好ip

查看ip，并尝试ping物理主机和外网，观察网络连通情况，如图

另起一台虚拟机，新增网卡并配置为NAT模式，尝试两台虚拟机进行互ping，结果是彼此之间都无法ping通

4.3.2 NAT网络

由上面的原理可知，NAT网络模式下是共享同一台虚拟NAT设备，所以需要新建一台共享的NAT设备，【全局设定】-【网络】-【添加新的NAT网络】

然后创建虚拟机的时候，新增网卡并选择NAT网络模式，界面名称选择刚才新建的NatNetWork即可

网络情况基本上跟上面保持一致，ping主机和外网都没问题

唯一的区别，另起一台虚拟机，同样模型选NAT网络，然后彼此之间这一次是可以ping通的

5.主机网络

5.1 主要原理

主机网络（Host-only Adapter）是指只限于主机内部访问的网络，虚拟机之间彼此互通，虚拟机与主机之间彼此互通。但是默认情况下虚拟机不能访问外网

主机网络模型会在主机中模拟出一块虚拟网卡供虚拟机使用，然后基于该网络下的所有虚拟机都会连接到这块网卡上

这块网卡可以在网络适配器中查看，具体的ip和网关可以在上面进行自定义设置

主机网络的网卡是支持随意增删的，打开virtualbox的【管理】——【主机网络管理器】创建新的网卡如下，相应会在本地的网络设配器中新增对应的网卡

需要注意的是对应的ip段需要关注，新建的虚拟机需要处在同一网段下才能进行网络通信

总结一下，主机网络的网络连通情况

• 主机和虚拟主机彼此可以实现互通

• 虚拟机之间彼此互通

• 通过进一步配置，只要主机能上网，虚拟机也能上网

5.2 网络原理图

• 主机网络下的虚拟机都会连接在全局虚拟网卡，然后它们的ip地址属于同一网段下，虚拟机借助物理网卡可以实现外网的访问

5.3 配置方式

新建虚拟机，新增网卡并选择【仅主机（Host-Only网络）】，界面名称选择对应的虚拟网卡，然后记住该网卡分配的ip段，比如我这里的虚拟网卡ip段是192.168.137.1/24

启动虚拟机后查看虚拟机分配到的ip地址是192.168.137.56，尝试虚拟机和物理机主彼此互ping，都能ping成功，如果出现了主机能ping虚拟机，但是虚拟机无法ping主机的问题，还是跟上面桥接网络一样关闭windows的防火墙来解决

需要注意的是，上面虚拟机ping外网也成功，但是你可能会遇到无法ping通外网的问题，如何解决呢？

主机网络如何配置可以让虚拟机访问外网？

打开【网络连接】，然后找到物理主机的上网网卡，右键属性，再选【共享】，勾选允许其他网络用户连接，然后【家庭网络连接】项目，选择共享的网卡为上面配置的主机网络的网卡，最后确定和重启虚拟机就可以实现外网的访问

6.内部网络

• 内部网络模式是相对比较简单的一种，虚拟机与外部环境完全断开，一般是用来做内部环境搭建测试

• 通过配置相同网段，允许虚拟机之间互相访问，如果彼此之间的网段并不一致，是无法互相访问的

• 在后面，会再输出一篇关于利用bridge虚拟设备实现虚拟机通信的文章，到时候就会用到该模式的网卡搭建实验环境

这里你可能有一个问题，主机无法访问内部网络，那有没有方法实现主机对虚拟机进行ssh，因为如果在内部网络下有多台虚拟机，操作起来实在不够方便

• 很简单，虚拟机是支持配置多网卡的，可以新增一张网卡，然后使用上面其他任意一种方式来实现物理主机对虚拟机的访问，那么不就可以实现ssh连接了吗？