NAT模式桥接模式bridge原理理解

桥接场景

无论现在的各种容器，还是我们之前常用的虚拟机，为了与局域网内其他IP通讯通常需要用到『桥接』。

Bridge桥接方式

Bridge 将虚拟机桥接到host机器的网卡上,guest和host机器都通过bridge上网.对外不同的ip。

NAT

想要理解Bridge首先要理解NAT.
NAT是虚拟机借助宿主机的IP上网的，外人看来并不知道虚拟机的存在。

家用路由器一般都是NAT模式。

用户通过路由器发送数据

内网用户默认都是192.168.1.x网段，而路由器充当默认网关的角色，所有内网发出的包都将经过路由器，路由器在公网有唯一的IP，所有的包经过路由器修改其源IP都改为了公网IP了，并且会随机映射一个对外端口。

用户通过路由器接收数据

当应答回到路由器时，路由器会根据此前的映射关系，将目标IP和PORT改为原先发送请求的内网用户的IP和PORT，这样对于内网用户来说是感知不到路由器的存在的，大家共用路由器的对外IP访问外网。当然，因为大家都在内网同一个网段（路由器基于DHCP分配），所以内网用户互相通讯也没有问题。

NAT在虚拟领域

当NAT用在虚拟机领域的时候，原理是类似的。只不过一台PC上的若干虚拟机相当于若干内网用户，而宿主机PC充当路由器的角色，虚拟机会在PC上虚拟化一个网络环境：也就是每个虚拟机通过一个无形的网线连接到了无形的路由器上，仅此而已。

每个虚拟机实例会通过PC上的虚拟路由器获取DHCP分配的局域网IP，但是这只是本机虚拟出来的局域网，并不是物理局域网。那么，现在虚拟机想访问外网，只需要配置默认网关为PC上虚拟路由器，那么数据包经过虚拟路由器的时候，会将源IP修改为PC的物理网卡的物理局域网IP，发送给物理路由器，之后的事情和之前描述的一样。

上面的虚拟路由器其实是宿主机上一张虚拟的网卡，而虚拟机则将默认网关指向了这张网卡，从而有机会进行IP篡改。

NAT模式结论

1个PC上的若干虚拟机之间，可以互相通讯，中介就是虚拟路由器。

虚拟机可以访问外网，也可以访问物理局域网，但是无法访问其他PC上的虚拟机。

外人（物理局域网其他PC）无法直接访问虚拟机，这和物理路由器外网的用户无法直接访问内网用户一个道理。

虚拟机可以访问宿主机的物理IP，流程是先经过宿主NAT修改源IP和源PORT，通过物理网卡发出到局域网络中，又被物理网卡接收处理。

宿主机无法访问虚拟机，这是因为宿主机的物理网卡和内网其他网卡的角色一样，对于虚拟路由器来说都是”外人”，不可能进入到虚拟局域网的内网用户。不过（在虚拟机起一个web服务器通过端口转发一样可以访问对应的web服务也可以Ping通的。）

桥接bridge

桥（虚拟交换机）

回到上面的图片，桥接和NAT可以说是大不相同，在图中的br0相当于虚拟交换机，物理网卡eth0和虚拟机网卡vnet0都通过虚拟的网线连接到br0上，这样eth0和vnet0之间可以互相交换数据。

我们把br0叫做桥，其实在宿主机上也是一张虚拟的网卡，作为虚拟交换机角色，而传统交换机本身就是按mac目标地址的将数据转发到正确的网线出口上，并不会做什么事情。

理解数据流向

配置虚拟机采用桥接模式并指定br0后，数据从虚拟机的网卡vnet0发出到br0，br0会将数据转发给另一端的eth0，源mac是虚拟机的随机MAC地址，源IP是虚拟机的IP地址，桥并没有做中间修改，数据仅仅通过eth0网卡直接发到链路上，eth0只是充当一个发送的物理介质。

当应答回来的时候，物理网卡eth0会在混杂模式捕获包并交给br0处理，如果目标mac地址等于eth0或者vnet0，则进一步处理。如果是eth0的包那么直接宿主机处理，如果是vnet0的包则转发给虚拟机处理，整个过程无需对包做出修改，因为br0仅仅是一个交换机，而eth0和vnet0是连在上面的2个网卡而已。

简单理解

更加简单的去理解的话，br0是一个交换机，eth0是连在br0交换机上某个插槽的另外一台特殊交换机（它在混杂模式工作，监听的是来自物理交换机发来的各类包），而vnet0是连在br0交换机上的一台普通服务器。

Bridge结论

无论是虚拟机还是物理机，大家都在一个网段里，都指向同一个默认网关（物理路由器）。

虚拟机通过桥，可以向物理路由器申请dhcp，分配得到局域网IP。

挂在桥上的虚拟机，可以直接被局域网其他用户访问，因为eth0混杂模式+桥可以转发到虚拟机。

混杂模式的网卡只是一个物理介质，它监听所有的包，只留下自己关注的包（比如目的mac地址是eth0h或者vnet0的包），也可以发送任意的包，无论包的源mac地址到底是不是物理网卡自身的（vnet0的假mac地址）

可见，桥接更加适合于虚拟机对外提供服务，因为它是可以被外部访问到的，和一个正常的局域网用户没有什么区别。

很多网络的结构图喜欢把一个局域网的用户关联到一条线上，体现出大家都在一个链路上的感觉，其实这是很大的误导，真实的局域网用户都是接在一个交换机上面的，交换机知道每个插槽上有哪些mac地址，一般来说一个插槽就一个mac地址，但是对于我们说的桥接就可能是多个，另外也可能是接了另外一个交换机，也就是交换机可以级联，仍旧是一个局域网。