虚拟机网络(桥接、NAT、仅主机模式)

本来想搭建一个虚拟机集群，发现首先要固定每个虚拟机的IP，要固定IP，就要先对网络架构有所了解。网上的教程都是用nat模式固定IP，为什么不能用桥接模式固定IP呢？看完了日本作家户根勤的《网络是如何连接的》以及看了网上不少文章，大概理解了虚拟机网络的三种连接模式：桥接、NAT、仅主机模式，也总结一下自己的理解以及做点笔记。

桥接网络

定义：桥接（Bridging），简单来说桥接是在两个网络之间搭一个“桥”。

虚拟机的桥接网络： 就是将主机网卡与虚拟机虚拟的网卡利用虚拟网桥进行通信。这里的网桥就是把主机网络和虚拟机网络的两个网络连接在一起的意思。多台虚拟机通过虚拟交换机形成局域网，然后再和主机网络搭建虚拟网桥形成局域网，最后共用主机网络通过路由器连接到外网，再简单地说，就是主机和虚拟机是在同一级网络下，相当于用集线器或者交换机直接连接起来的一个局域网。其网络结构如下图所示：

特点：主机网络和虚拟机网络是同等级别的网络，IP是在同一网段下，对外输出的都是自己网卡的IP地址。（nat输出的是主机网卡的IP地址）

疑问：

这里遇到了好些疑问，一开始我是没看懂网桥和虚拟机之间的关系的

网桥和交换机的区别？

1、交换机工作时，实际上允许许多组端口间的通道同时工作。所以，交换机的功能体现出不仅仅是一个网桥的功能，而是多个网桥功能的集合。即网桥一般分有两个输出输入端口，而交换机具有高密度的端口。所以一般的交换机，网桥就有桥接作用。
2、分段能力的区别
由于交换机能够支持多个端口，因此可以把网络系统划分成为更多的物理网段，这样使得整个网络系统具有更高的带宽。而网桥仅仅支持两个端口，所以，网桥划分的物理网段是相当有限的。
3、传输速率的区别
交换机与网桥数据信息的传输速率相比，交换机要快于网桥。

网桥的连接模式：(红点处为集线器)

交换机连接模式：

为什么桥接模式要在同一个网段
网桥不是用来连接不同网段的！不同网段之间通信，需要网关的帮助，它一般是路由器这类网络层的设备。网桥或交换机是链路层，网段这个是和IP相关的概念，属于网络层。网桥和交换机跟本无能力去处理网络层的东西！如果非要说用网桥和交换机去连接两个不同网段的网络不是不行，只是没有作用而已，因为不同网段机器的始终是不能互访问，网桥不能做网关。

NAT网络

定义：NAT（Network Address Translation），理解为网络地址转换，它是一种把内部私有网络地址（IP地址）转换成上一级对外输出的网络IP地址，目前公司局域网、学校局域网、wifi连接都是nat，我们看到自己的ip是局域网，实际连接外网的ip是公网id，经过了一层网络地址转换。

虚拟机的NAT网络： 虚拟机之间通过虚拟交换机连网，而当内部节点要与外部网络进行通讯时，就在网关处，将内部地址替换成上一级的IP地址。虚拟机的网段就是主机网络下的二级网络。其网络结构如下图所示：

特点：虚拟机的网段就是主机网络下的二级网络，上面的桥接是虚拟机和主机在同一级网络下的，nat网络的虚拟机是在主机网络的下一级网络。用于多台计算机共用一个IP地址访问互联网。对外输出的是主机网卡的IP地址

注：
1.NAT可以使多台计算机共享Internet连接，这一功能很好地解决了公共 IP地址紧缺的问题。通过这种方法，可以只申请一个合法IP地址，就把整个局域网中的计算机接入Internet中。这时，NAT屏蔽了内部网络，所有内部网计算机对于公共网络来说是不可见的，而内部网计算机用户通常不会意识到NAT的存在。这里提到的内部地址，是指在内部网络中分配给节点的私有IP地址，这个地址只能在内部网络中使用，外部网络是看不见这个内部网络的IP地址的。

2.在NAT模式中，主机网卡直接与虚拟NAT设备相连，然后虚拟NAT设备与虚拟DHCP服务器一起连接在虚拟交换机VMnet8上，这样就实现了虚拟机联网。那么我们会觉得很奇怪，为什么需要虚拟网卡VMware Network Adapter VMnet8呢？原来我们的VMware Network Adapter VMnet8虚拟网卡主要是为了实现主机与虚拟机之间的通信。

3.静态NAT和动态NAT的区别。静态NAT是我们自行配置局域网IP，可以固定局域网的IP地址，动态NAT是由网关路由动态分配一个IP地址。

仅主机网络

定义：可以实现虚拟机和物理主机之间相互通信，但虚拟机无法与外网（Internet）之间互相通信。

综上所述

虚拟机需要固定IP地址的时候要用NAT网络，因为桥接网络是和主机同一级网络，我们主机电脑连接的网络会经常变化（一会连wifi，一会连手机热点，一会连公司网络），如果变了，但是我们的虚拟机固定写死了IP，这就导致虚拟机无法访问网络。NAT网络就不会，虚拟机网络是主机下的二级网络，无论主机网络怎么变都没有关系。

路由器和交换机其实一开始我也没太懂，在后面这两篇博客在总结一下
《计算机网络-学习交换机》
《计算机网络-学习路由器》

参考：
lovesmoking的《VMware虚拟机三种网络模式详解–NAT（地址转换模式）》
VMware虚拟机三种网络模式详解Bridged（桥接模式）
hyddd的《集线器、交换机、网桥区别》