Linux下的Virtual Box 网络配置指南

源贴地址：http://blog.chinaunix.net/u/24470/showart_1386495.html

VirtualBox是一款高效的开源虚拟机，但是其网络设置却不及VMWare方便，因此许多人只
能望而却步，本文基于Fedora9上的VirtualBox2.0讨论其多种虚拟机网络配置。

看过VirtualBox文档，觉得它讲得不是很清楚，现在我们先抛开它的文档，看看网络配置
到底有多神秘！

Linux从它诞生就有着优良的网络性能，而VirtualBox其实并不需要额外的工具就可以完
美地实现和宿主网络共享。

Virtual Box虚拟网络的多中配置方式

一、桥接：
扫盲部分：
什么是桥？简单的说桥是一个接口，是一个在功能层面和eth0一样的东西。不同之处在于
桥是由多个接口共同构成的。从以太层看，把每一个接口收到的数据复制到其他接口。同
样，向桥写入数据，桥内的所有接口都会收到。

现在要介绍一个设备，tap或着tun，简单的说这个东西是一块虚拟网卡。不同的是，tap
是一个以太层的设备，而tun是Ip层的设备。（下面我们要使用的是tap。）具体来说
tap/tun的工作原理是这样的：用户空间的程序向tap/tun写入数据，这些数据会传到内核
的网络模块；内核网络模块也可以写入数据，而这些写入的数据又可以被用户空间的程序
读到，正是因为这样，连上这块虚拟网卡的虚拟机就可以和宿主通信了！

现在我们开始：

首先，创建一个Tap设备：
[root@sunshine ~]# tunctl -u root -t tap0
Set 'tap0' persistent and owned by uid 0 

-u：指明这个设备归谁所有（为了避免权限问题引出的不必要的麻烦，本文中创建的所有
设备都属于root）；
-t：指明设备名，可以任意起，但是最好遵循linux上的命名规范；

（如果要删除创建的Tap设备，请使用tunctl -d [tapdevicename]）

如果你没有tunctl命令请安装tunctl包，下面的brctl也是一样。

接下来，我们需要创建一个桥：
[root@sunshine ~]# brctl addbr br0
然后向桥里添加接口：
[root@sunshine ~]# brctl addif br0 eth0
[root@sunshine ~]# brctl addif br0 tap0(这个就是我们刚才创建的)

我们要保证eth0和tap0没有配置信息（有的话，在某些系统中会失败），所以需要：
[root@sunshine ~]#ifconfig eth0 0.0.0.0
[root@sunshine ~]#ifconfig tap0 0.0.0.0

最后，我们配置br0：
[root@sunshine ~]#ifconfig br0 192.168.40.1 netmask 255.255.255.0 broadcast
192.168.40.255
注意：这个配置信息应该和实际网络中的一致，换句话说，就是和你原来的eth0配置一致。


有人纳闷了，为什么不配置eth0和tap0呢？当两个或着多个接口组成桥的时候，它们可以
被认为是低层设备，因为没有必要再强调它们的独立性了。而桥则成为了一个新的接口。

确保这两个接口被打开，最好再键入下列命令：
[root@sunshine ~]#ifconfig eth0 up
[root@sunshine ~]#ifconfig tap0 up

现在我们配置虚拟机（本文假定你已经装好了一台虚拟机）：







把“Interface Name:”一栏改成tap0。

现在就可以启动虚拟机了……




在本例中虚拟机网络配置如下：





值得强调的是，Guest机器的ip必须要和宿主在同一个子网中才能和宿主通信！

如果你不关心具体原理，请略过本段。
现在我们可以这样认为：宿主的主板上新添了一块叫做tap0的网卡，网卡上连着网线，网
线的另一端连着Guest，而同时这块网卡是br0桥的一部分。从以太底层来看，eth0收到的
数据tap0也可以收到，所以连在tap0上的Guest就可以收到进入eth0的数据；而进入tap0
的数据eth0也可以收到，所以连在eth0上的所有主机都可以收到来自Guest的数据。然后
宿主和Guest的网络驱动就会从这一大堆杂乱的数据中挑选出发往自己IP的数据。正是基
于这样的原理宿主和Guest实现了共享接口。（如果你还是不明白，请仔细揣摩前文中关
于桥的定义。）而且也恰恰因为这个原理，桥的效率不高！本文后面会介绍更高效的解决
方案！

又开始扫盲，老手可以跳过了……
br0又是怎么回事？正如前文所述，br0是一个接口。把宿主主板上的eth0以及tap0用“魔
法数据线”连起来，形成了一块新网卡，这就是br0。

现在，客户机器里面ping 192.168.40.1就可以ping通了！

还有一点不爽，现在Guest只能和宿主通信，不能上网！但是经过了上面设置，这一步就
很简单了：

Guest中把默认网关设为宿主的默认网关，本例中为192.168.40.3；DNS设得和宿主的一样
就OK，现在Guest也可以上网了。

新手要是晕了没有关系，道理再简单不过了：因为Guest的和宿主的默认网关在同一子
网，把Guest可以直接访问默认网关，就意味着所Guest把不知道往哪里发的数据包都给了
默认网关，默认网关会妥善处理这些数据包，可以认为这些数据被成功发送了，所以就自
然可以上网了。

呵呵，说了这么多，大概意思就是玩个桥的把戏而已，扫盲成分偏多。下面我们看看比桥
更高效的共享方式：NAT

二、NAT：

必须说明的是，这个NAT是用linux的iptables实现的，而不是VirtualBox上虚拟机网络设
定中的那个NAT，后者功能有限、非常简单，毋需多言，将放在最后讨论。

为什么要用NAT？
桥基本可以实现大多数功能了，但是桥的问题在于：
１、Guest的地位相当于网络上的一台真实主机，这样会带来安全问题。
２、当宿主是静态IP的时候，把Guest设为同一子网中的主机非常容易造成IP冲突！
３、桥比较慢。

说了这些，我们先看看什么是NAT：
NAT就是“网络地址翻译”的简写。NAT有两种：DNAT（目的NAT）、SNAT（原NAT）。前者是
把数据包的目的地址改为指定地址，后者是把数据包的源地址改为指定地址。在这里我们
要用的是SNAT。简而言之，SNAT 的作用就是在宿主机器内部构造一个独立的子网，Guest
就是子网中的一台机器，当子网中的数据要发送出来的时候，这些数据的源地址会被改为
宿主的实际网络地址，这样就实现了IP伪装，也就是说，Guest可以把宿主当作网关，宿
主转发Guest要发送的数据，这样Guest就可以上网了。

好了，说的很抽象，具体看步骤吧：

首先，删除前面创建的br0：
brctl -d br0

然后，重新配置tap0：
[root@sunshine ~]#ifconfig  tap0 192.168.40.1 netmask 255.255.255.0 broadcast
192.168.40.255

并且保证图一虚拟机设定中的“Interface Name”为tap0。

现在，打开虚拟机，把虚拟机的ip地址设为和tap0同一个子网（可以采用图二的设定）。

设好之后，回到linux，在终端中敲入如下指令：
iptables -t nat -F POSTROUTING
iptables -t nat -A POSTROUTING -j SNAT -s 192.168.40.0/24 --to  10.10.212.170
解释：

要是不懂iptables，请先去看看它的文档，我只作概略的解释：
linux中的数据包过滤是通过Tables和Chains实现的，Linux 中包含多个Tables，它们用
来处理不同类型的数据包，每个Tables包含多个Chains，而每个Chains指定了不同情况下
对数据包的操作（如收到的数据包怎么处理，要发出的数据包怎么处理，以及要转发的数
据包怎么处理等等）。Nat是其中的一个Table，通常多用于建立ip伪装，POSTROUTING是
Nat中的一个Chain，用于指定当数据包要发出的时候的规则。

请注意：iptables的使用方法随着版本更新变化是比较大的，我的版本是：iptables
v1.4.1.1
如果你的版本和我的差别很大，你最好先自己看看它的文档。

第一条命令中：
-t nat 就是指定操作nat table
-F POSTROUTING就是命令系统把POSTROUTING Chain中的所有规则清空，这么做是为了避
免以前的规则干扰我们。

第二条命令中：
-A POSTROUTING 就是把后面指定的规则加入POSTROUTING中，而它后面跟着的就是要加入
的规则。

-j SNAT 就是指明使用的处理方式为SNAT即源NAT，而后面所跟的部分就是SNAT的一些具
体参数，用于知道系统具体怎么操作这个SNAT。

-s 192.168.40.0/24 指明了数据包来源的范围，即所有来自
192.168.40.0/255.255.255.0这个网络的数据包。192.168.40.0/24 是linux中常用的指
定网络的方式，/24代表子网掩码中从高位起有24个连续的1，换算成点分十进制就
是：255.255.255.0

--to 10.10.212.170指定了把源地址改为10.10.212.170。请注意：10.10.212.170应该是
宿主的实际网络地址，如果你用的是有线网络的话，一般来说是eth0的地址，请根据实际
情况更改。

那么：
iptables -t nat -A POSTROUTING -j SNAT -s 192.168.40.0/24 --to  10.10.212.170
的意思就是：
在发送之前，把所有来自192.168.40.0/24这个子网中的所有数据包的源地址改为
10.10.212.170

现在在虚拟机里面把默认网关设为192.168.40.1，即宿主的地址，这样一来所有Guest中
不知道往哪里发送的数据就全部给了宿主。但是要想成功的把这些数据发送出去，宿主就
必须同意这些数据被转发：
[root@sunshine ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 
这条命令就是告诉系统应该同意数据包的转发。

扫盲开始：简单的说转发就是，我收到了一个数据包，但是我看看它又不是我的，所以我
就按照它的目的地址，把它发出去。从系统的角度看，所有需要转发的数据包的目的MAC
地址都和本机的相同，但是目的IP地址却不是本机的，因此操作系统就可以断定，这个数
据包之所以发到我这里就是希望我把它发到它真正该去的地方－－目的IP地址。如果操作
系统的策略同意转发，那么操作系统就会根据自己的路由信息把这个数据包发送了，如果
操作系统的策略不同意转发，就会丢弃这个数据包。

最后一项工作就是把Guest中的DNS设为和宿主的一样。

现在Guest就可以上网了！但是与桥不同的是，现在的Guest位于一个宿主内部的虚拟子网
中，本例中是192.168.40.0/24，这样避免了和实际网络中其他主机的IP冲突，并且实际
网络上的其他主机是不能直接访问Guest的，宿主成为了Guest的网关，这样又提供了对
Guest的保护。

也许你还是不清楚这整个过程到底是怎么回事，那么请你看看下面的图：




这个流程是数据包被从Guest发送到外网的过程，而它反过来就是数据包从外网传递到
Guest的过程。

OK，已经把最难的部分说了，“桥接”或着“NAT”已经可以实现大多数功能了，如果你觉得
你只是想要一个简单的通讯方案，那么我建议你直接使用虚拟机设定里的NAT。

三、伪NAT

为什么要说这种NAT是伪NAT呢？因为我觉得它只能提供真实NAT 中的一部分功能。

废话不说了，直接看步骤：

打开虚拟机设置，把“网络”中的“Attached to:”选为NAT,如图三：





启动虚拟机！

然后把虚拟机的设为自动获取IP地址，这样做了之后，就可以直接使用虚拟机上网了。虚
拟机位于10.0.2.0/24的子网上，而宿主作为网关，其地址是10.0.2.2。访问10.0.2.2就
意味着访问了宿主。

但是，这样的问题在于想要实现多个虚拟机互相通讯是不可能的，而且实际网络上的机器
没有任何办法访问到虚拟机。


多虚拟机相互通讯

经过了上面的一番折腾，各位看官应该对VB的网络配置有所了解了，但是仅仅知道怎样配
置虚拟机的网络以实现和宿主通讯以及上网，那么还不如直接使用上文提及的最简单方
法：伪NAT！这里要介绍的就是怎样给予NAT实现多机相互通讯。

为什么只介绍NAT方式呢？因为桥要是用来做这个比较麻烦，也比较低效，但是原理还是
一样的。在彻底弄懂NAT之后，要是有兴趣可以自己把桥的方式折腾出来。

这里的大概思想就是：
创建多块虚拟网卡；
分别连接多台虚拟机；
设好多块网卡之间的路由；
用IP伪装把所有Guest放在宿主后面；

一切在实践中讲吧：

我假定只有两台虚拟机需要相互通讯，多台的怎么弄看完就明白了。
我把两台Guest分别称为XP1和XP2。

首先，创建两个tap设备：tap0、tap1
[root@sunshine ~]# tunctl -u root -t tap0
Set 'tap0' persistent and owned by uid 0

[root@sunshine ~]# tunctl -u root -t tap1
Set 'tap1' persistent and owned by uid 0

分别配置它们：
[root@sunshine ~]#ifconfig  tap0 192.168.40.1 netmask 255.255.255.0 broadcast
192.168.40.255
[root@sunshine ~]#ifconfig  tap1 192.168.40.3 netmask 255.255.255.0 broadcast
192.168.40.255

把两台虚拟机分别连接到这两块网卡上，XP1对应tap0 ，XP2 对应tap1。

启动两台虚拟机，把XP1的网络设定为：
IP:192.168.40.2
NETMASK:255.255.255.0
DEFAULT GATEWAY:192.168.40.1
DNS:宿主的DNS

把XP2的网络设定为：
IP:192.168.40.4
NETMASK:255.255.255.0
DEFAULT GATEWAY:192.168.40.3
DNS:宿主的DNS


现在XP1 ping 192.168.40.1以及XP2 ping 192.168.40.3都是可以ping通的，但是XP1
ping XP2是ping不通的。因为它们两个虽然从IP上看是属于同一个子网的，但是，它们连
接着不同网卡。这两块网卡从IP 上是属于同一个子网的，这就造成了宿主路由的混乱，
到192.168.40.0/24这个子网有两条路径可以走：一条是通过tap0，另一条是通过tap1。
而实际上，通过tap0只能到达192.168.40.2这台主机；通过tap1只能到达192.168.40.4这
台主机。
现在我们需要手工纠正路由：
[root@sunshine ~]# route add -host 192.168.40.2 dev tap0
[root@sunshine ~]# route add -host 192.168.40.4 dev tap1
这两条命令告诉了系统，要想访问192.168.40.2就必须通过tap0接口；要想访问
192.168.40.4就必须通过tap1接口；

可是现在XP1还是ping不通XP2，这又是为什么呢？

因为以太网上是通过MAC地址定位机器的。
XP1向192.168.40.0/24的子网发出arp查询广播：谁的IP地址是192.168.40.4，请告诉我
你的MAC地址。
但是呢，XP1只和tap0直接相连，换言之，整个子网内收到此广播的IP只有一个那就
是：192.168.40.1，也就是网卡tap0。那么它会相应此查询么？显然不会，因为它的IP又
不是192.168.40.4。同理，XP2也的查询也不会得到相应。这样以来没有对方的MAC地址就
不可能建立连接。

现在，问题已经明了了，就是怎么让tap0以及tap1响应不是自己IP的arp查询，也就是说
无论谁问：“谁的IP是xx.xx.xx.xx，请告诉我你的MAC地址”的时候，它们都应该直接告诉
此查询的发送者，我就是你要找的人，我的MAC是多少多少。这样做就会把数据包引向自
己，然后再做进一步处理。

这个想法听上去很荒唐，但是已经有一个现实的解决方案可以用于实现这样的目的了——
arp代理。

现在，我们开启arp代理：（注意，每个接口是否开启代理都是独立的）
[root@sunshine ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/tap0/proxy_arp 
[root@sunshine ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/tap1/proxy_arp

现在tap0和tap1都会以自己的MAC地址响应自己接受到的arp查询了。 

那么当XP1 ping XP2的时候，XP1会先发送arp查询广播：谁有192.168.40.4的IP，请告诉
我你的MAC地址！
接到广播的tap0就会响应：我就是你要找的人，我的MAC地址是XX:XX:XX:XX:XX:XX
随后，XP1就会把目的地址为192.168.40.4的数据包发给tap0，但因为tap0的地址是
192.168.40.1这就形成了转发的条件：该数据包的目的MAC是本机，而目的IP不是本机。
而此时宿主的策略允许转发，数据包就会按照路由，即通过tap1转发到192.168.40.4。而
XP2响应此包的方式与此完全相同。这样以来就实现了双机通讯！

所以最后一步就是：
[root@sunshine ~]# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 
这样，XP1就可以ping到XP2了！

怎么上外网？我最恨你们这些不专心听讲的人了！NAT啊！
[root@sunshine ~]#iptables -t nat -F POSTROUTING
[root@sunshine ~]#iptables -t nat -A POSTROUTING -j SNAT -s 192.168.40.0/24
--to  10.10.212.170

道理都讲过了，不明白的好好揣摩吧！

总结一下，用命令表达就是：
tunctl -t tap0 -u root 
ifconfig tap0 192.168.40.1 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.40.255 
tunctl -t tap1 -u root 
ifconfig tap1 192.168.40.3 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.40.255 
route add -host 192.168.40.2 dev tap0 
route add -host 192.168.40.4 dev tap1 
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/tap0/proxy_arp 
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/conf/tap1/proxy_arp 
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward 
iptables -t nat -A POSTROUTING -j SNAT -s 192.168.40.0/24 --to 192.168.39.100 

讲完了，怎么使用桥的方式，应该也不难，道理就是这个道理了。而且多机怎么折腾也应
该明了了。网络这个东西本来就比较抽象，很多细节问题不看代码真的是很难一下子想通
的，但是只要有一些网络基本概念的了解再加上自己的实践，一切就都清晰了。末了，这
篇文章写的非常概略，要是详讲这些主题，恐怕还要千把字。tcpdump是个好东西，抓抓
包，就知道里面的道道了。

在下不才，文中多有不足，还望各位看官不吝赐教！