深入浅出VMware的组网模式

michellc

大家都知道VMWare的三种组网模式，分别为Bridge，NAT，Host-Only。VMWare认为使用这三种组网模式则可以搭建出任意的网络拓扑了，事实上也正是如此。如果你对网络很精通，那么应该很容易就可以理解VMWare的网络配置模式，然而即使如此，VMWare由于只是一个虚拟机，没有形象的拓扑展示出来。本文简单的给出三种组网模式的形象化的图示，另外，VMWare的帮助文档中也有相当详细的介绍VMNet的章节。
一.Bridge模式
顾名思义，Bridge模式就是桥接模式，虚拟机里面的网卡直接桥接在宿主机的某一个物理网卡所在的网段。示意图如下：

这种方式很多时候是为像我这样的懒人提供的，然而在非DHCP的情况下，很容易造成IP地址冲突，因此如果不是非要将虚拟机配置在一个网段，就不要用Bridge模式。Bridge模式的组网拓扑如下：

二.NAT模式
所谓NAT模式就是将虚拟机网卡隐藏在了一个NAT设备之后，在外界看来，只能看到宿主机物理网卡，甚至连NAT设备都看不到，NAT设备默默地转换着虚拟机内部出来的连接的源地址，如下图所示：

然而，有一个细节，那就是上图中的菱形到底是如何实现的，VMWare到底如何在不同的宿主操作系统下模拟出一个一致的NAT设备的。为了实现的一致和简单，VMWare使用了用户态连接代理的方式来实现NAT设备，因此NAT设备其实就是一个用户态进程，它来执行地址转换，如下图所示：

所谓的地址转换其实不是真正的IP网络意义上的地址转换，而是一个代理。虚拟机里面发起的连接在宿主机的NAT进程中完全被截获，然后NAT进程偷梁换柱代替虚拟机里面的连接单独向目的地发起一个连接，随后和目的地通信，然后将数据转发给虚拟机。我们可以通过一个简单试验来说明这一点：
1.只允许本地的TCP syn包发出去，禁止任何回包
iptables -A OUTPUT -p tcp --tcp-flags SYN SYN -j ACCEPT
iptables -A OUTPUT -j DROP
iptables -A INPUT -j DROP
2.在虚拟机中建立到百度的tcp连接
telnet 74.125.128.94 80
3.查看宿主机上的用户态nat进程的文件描述符
lsof -p 271 -n
...
vmnet-nat 271 root 7u IPv4 0xffffff8017b62160 0t0 TCP 192.168.1.101:49256->74.125.128.94:http (ESTABLISHED)
...
4.结论
虚拟机里面只能发出syn包，然而宿主机里面到74.125.128.94的连接已经建立，说明nat进程是一个用户态的连接代理。同样的结论还可以通过tcp抓包来观测到，怎么观测呢？很简单，查看序列号即可，虚拟机里面抓取的数据包的序列号和确认号和宿主机上抓取的“同样连接”(实际上不是一个连接，而是被代理的)的序列号以及确认号不是一致的，而我们知道，常规的NAT只修改五元素，不会修改序列号。
可见，由于NAT是一个代理，NAT模式可能会造成目的主机TCP连接统计的不准确，比如上述实验中，虚拟机明明没有连接成功目的地，然而宿主机的NAT进程却已经建立了一个TCP连接。使用NAT模式，就需要知道它所带来的一切副作用。最后NAT模式的组网拓扑如下：

三.Host-Only模式
这种模式其实是最纯粹的了，虚拟机和宿主机的一块网卡(虚拟网卡)直连，仅此而已，如下图所示：

可是Host-Only模式的虚拟机如何连接外网呢？虚拟机可以将宿主机作为一台路由器来看待，如此一来，剩下的问题就是如何来配置这个路由器了。以下步骤是必须的：
1.在虚拟机中将默认网关指向宿主机的虚拟网卡vmnet1，如果你不嫌麻烦也可以配置主机路由
2.打开宿主机的路由功能
Linux：sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
Mac OS：sysctl -w net.inet.ip.forwarding=1
Windows：打开Tcpip的IPEnableRouter注册表项
3.以下方法选其一
3.1.配置SNAT。Linux使用iptables配置出口网卡的SNAT；Mac OS使用natd以及ipfw配置；Windows使用网卡的“共享”上网来配置
3.2.配置纯路由，主要是解决回程路由的问题，然而很多外网服务器的路由我们没法配置，因此这个只适用于实验环境
Host-Only模式的组网拓扑如下所示：

四.vnnetX的含义
VMWare在宿主机中虚拟了几块网卡，这些网卡实际上都是一些带有多个port的二层或者三层网络设备。本文到此为止没有谈到DHCP，实际上每种组网模式都可以有一台DHCP服务器插入这些虚拟设备的port，为虚拟机里面的网卡分配IP地址。
默认情况下，VMWare提供了vmnet0/1/8三块虚拟网卡，vmnet0外界看不到，它实际上是一个纯链路层Bridge，该Bridge设备没有任何三层功能，该Bridge的其中一个port就是宿主机的某一块物理网卡。vmnet1专门给Host-Only来使用，vmnet8专门用于NAT，这两个虚拟网卡都有三层的功能，都可以配置IP地址，实实在在是一块宿主机上可见的网卡啊，除此之外，这两块网卡同时也是Bridge设备，只是该Brdige并没有桥接任何宿主机上的任何物理网卡。