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桥接、NAT和仅主机模式【介绍】

1. 桥接模式 (Bridged Mode)

  • 名字由来“桥” (Bridge)

  • 技术联系

    • 在网络设备中,有一个叫 “网桥” 的东西。它的作用很简单:连接两个相同的局域网段,让它们看起来像一个更大的局域网。网桥工作在OSI模型的数据链路层(第二层),它根据MAC地址来转发数据帧。

    • 虚拟机的桥接模式,其核心就是软件虚拟出了一个虚拟网桥。这个网桥的一端连接着虚拟机的虚拟网卡,另一端连接着主机物理网卡。

    • 这样一来,虚拟机发出的数据帧,通过这个“桥”,就直接被“桥接”到了物理网络上,物理网络上的其他设备完全感知不到这个“桥”的存在,会认为虚拟机的流量就是来自一台真实的物理设备。

  • 记忆诀窍:想象在一条河的两岸(物理网络虚拟机),架起了一座,让车辆(数据包)可以自由通行,两岸融为一体。


2. NAT模式 (NAT Mode)

  • 名字由来“网络地址转换” (Network Address Translation)

  • 技术联系

    • NAT 是一项核心网络技术,它解决了IPv4地址短缺的问题。它的工作原理是:将内部私有网络的IP地址,转换成公共网络(如互联网)可识别的公有IP地址

    • 在虚拟机环境中,你的主机就相当于一个小型路由器,它拥有一个公网(或物理局域网)的IP地址(如 192.168.1.100)。而虚拟机则处于主机内部的一个私有网络(如 192.168.88.0/24)。

    • 当虚拟机要访问互联网时,主机的NAT服务会将数据包的源IP地址从虚拟机的私有IP(如 192.168.88.130转换(Translate) 成主机的公有IP(192.168.1.100)再发出去。当返回数据包到达主机时,主机再根据记录好的映射关系,将目的IP转换回虚拟机的私有IP,并转发给它。

    • 所以,这个模式的核心动作就是 “地址转换”,因此叫 NAT模式

  • 记忆诀窍:想象你的主机是一个翻译官代理。虚拟机(只会说方言)想和外界(只说普通话)沟通,必须通过翻译官(NAT服务)来转达。外界只知道是翻译官在说话,并不知道内部虚拟机的存在。


3. 仅主机模式 (Host-Only Mode)

  • 名字由来“仅与主机通信” (Host-Only)

  • 技术联系

    • 这是最直接的一个命名。在这种模式下,虚拟机软件会创建出一个完全虚拟的、封闭的私有网络。这个网络里只有两个设备:

      1. 所有的虚拟机

      2. 主机本身(虚拟机软件会在主机系统里虚拟出一块网卡,连接到这个私有网络)

    • 这个虚拟网络被故意设计成“没有连接任何物理网卡”,也就是说,它没有通往外部世界的出口。

    • 因此,虚拟机只能与同一虚拟网络下的其他虚拟机通信,以及和主机(Host) 通信,但完全无法访问互联网或物理局域网内的其他设备。“仅主机”这个名字完美描述了它的能力范围。

  • 记忆诀窍:想象一个封闭的会议室。房间里只有你自己(主机)和几个与你开会的人(虚拟机)。你们可以互相交谈,但房间没有门通向外面,所以无法与外界联系。


总结与对比

为了更直观,我们可以用一个表格来总结:

模式名字由来核心技术比喻连通性相当于...
桥接虚拟了一个网桥独立门户:虚拟机直接上“大马路”(物理网络)虚拟机 ↔ 物理网络 ↔ 互联网给虚拟机分配了一个和主机平级的地址
NAT使用了网络地址转换技术共享门户:虚拟机共享主机的“大门”出去,主机做翻译官虚拟机 → (通过NAT) → 互联网
互联网 ×→ 虚拟机 (默认)
主机是虚拟机的路由器
仅主机网络仅限与主机通信内部对讲机:创建一个与世隔绝的内部测试网络虚拟机 ↔ 主机
虚拟机 ↔ 其他虚拟机
完全无法访问外部
组建了一个封闭的内部局域网

所以,这些名字并非随意取之,而是对其底层技术实现的高度概括。理解了技术,名字自然就记住了。

两种模式实质上均基于物理主机的物理网卡

无论是桥接模式还是NAT模式,虚拟机想要最终连接到真正的互联网外部物理网络,都必须通过主机的物理网卡(无论是有线网卡还是无线网卡,网卡即你连接外部网络的方式。我们一般用的WIFI就是无线网卡。所以如果你用WIFI上网,那么此时的虚拟机就是通过你的WIFI连接到网络的)作为最终的物理出口。

我们可以这样理解它们对物理网卡的依赖:

模式与物理网卡的关系比喻
桥接模式直接依赖。虚拟机的虚拟网卡通过“网桥”直接绑定到主机的物理网卡上。物理网卡相当于虚拟机自己的网卡。物理网卡是一个多孔插排,主机和虚拟机都把自己的“插头”(网卡)直接插在了这个插排上,共享同一个外部电路。
NAT模式间接依赖。虚拟机流量通过内部的虚拟网络发送到主机的网络服务(NAT服务),再由这个服务通过主机的物理网卡转发出去。物理网卡由主机独占,虚拟机共享其通道。物理网卡是房子的唯一大门。虚拟机在房间里,要把东西寄出去,必须把包裹交给房东(主机NAT服务),由房东从大门寄出。外界只看得到房东的地址。
仅主机模式完全不依赖。整个通信发生在主机内部软件的虚拟网络中,完全不需要物理网卡的参与。即使您拔掉网线、关闭Wi-Fi,仅主机网络依然畅通。在一个没有门窗的房间里,几个人(虚拟机和主机)在用对讲机聊天。他们与房子外的世界完全隔绝。

最终总结

特性桥接模式NAT模式仅主机模式
网络地位物理网络的平等成员主机庇护下的私有客户封闭测试群的成员
依赖物理网卡直接依赖(用于连接物理网络)间接依赖(用于共享上网)完全不依赖
联网能力可访问局域网和互联网可访问互联网(通过主机NAT)完全不能访问任何外部网络
实现基础虚拟网桥 + 物理网卡虚拟NAT服务 + 物理网卡纯软件虚拟网络(虚拟交换机+虚拟网卡)

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