基于VMware虚拟网络的构建.pdf

2007 年1 月第38卷第1期内蒙古大学学报(自然科学版)Acta Scientiar um Naturalium U nivers itatis NeiM ongol2007Jan.38VolNo.1文章编号:1000-1638(2007)01-0094-05基于VMware 虚拟网络的构建刘志平(呼和浩特职业学院呼和浩特广播电视大学,呼和浩特 010020)摘要:在介绍 虚拟网络有关概念 和原理的基础上,阐述了 VM wa re 软件支持 的三种网络 模式各自的功能和特点,并给出了利用VMware软件构建虚拟网络的方法.关键词:宿主机;虚拟机;虚拟网络中图分类号:T P393.06文献标识码:A1关于虚拟机虚拟机:虚拟机(Virtual Machine)是支持多操作系统并行运行在单个物理服务器上的一种系统,能够提供更加有效的底层硬件使用.虚拟机原理:创建完全隔离、安全的虚拟机来封装操作系统及其应用程序.VM ware 虚拟化层将物理硬件资源映射为虚拟机的资源,所以每个虚拟机都有自己独立的 CPU、内存、磁盘和 I/O 设备,完全等同于一台标准的 x86 机器.VM ware Wor kstation 安装在主机操作系统上并通过继承主机的设备支持而提供了广泛的硬件支持.虚拟软件:虚拟机软件是一种以原有的操作系统为基础,在宿主机上使用额外的硬盘空间通过软件级的模拟,提供一组标准的API 和可选的实时编译器,仿真一个标准的CPU 及操作系统的API 集,虚拟机从其自定义的API 到操作系统API 之间进行“翻译”,创建一个或多个的运行有单独互不干扰的操作系统的虚拟计算机,并可将其连成一个网络的软件,VM ware Workstation就是这样的软件.与虚拟机有关的几个术语:宿主机(Host Machine):指安装虚拟机软件的计算机,即物理计算机.宿主操作系统(Host OS):在宿主机里安装的操作系统,即物理计算机的操作系统.客户机(Guest Machine):指利用虚拟软件在宿主机里构造出来的逻辑计算机,与物理计算机一样有自己的BIOS,有一套完整的硬件设备,包括内存、硬盘、光驱、网卡、声卡、显卡等,可以有自己的操作系统,可以在里面运行自己的应用软件.客户操作系统(Guest OS):在虚拟机里安装的操作系统,客户操作系统和宿主操作系统天然隔离,但是彼此之间又不是完全隔绝,而是可以通过虚拟网络互相联系.1,22VMware 支持的网络结构VM ware 的三种网络模式实现Guest 和Host、Guest 和Guest 互联,使用这三种网络结构,可以用VM ware 任意定制用户的网络结构.VM ware 虚拟机三种网络连接方式分别为 Bridge 模式、NAT模式、Host-Only 模式,安装完 VMw are-workstation软件之后,三种网络连接模式都可以采用,并在Host 主机的“网络连接”中会多出2 个额外的虚拟网卡(VM net1、VMnet8).3,4收稿日期:2006-10-22;修回日期:2006-11-13作者简介:刘志平(1959),男,呼和浩特市人,讲师.第1 期刘志平基于VM ware虚拟网络的构建952.1网络模式1)Bridg e 模式(VM net0)Bridge 模式是将虚拟机的虚拟网卡桥接到Host 主机的一个物理网卡上面,实际上是将Host 主机的物理网卡设置为混杂模式,从而达到侦听多个 IP 的能力,虚拟机的网卡直接与 Host 主机的物理网卡所在的网络相连,虚拟机和Host 主机处于对等的地 位,在网络关 系上是平等 的.如果Host 主机在一个以太网中,将虚拟机接入网络,虚拟机就像一个新增加的、与真实主机有着同等物理地位的一台电脑.桥接模式可以享受所有可用的服务,包括文件服务、打印服务等等,并且在此模式下你将获得最简易的从真实主机获取资源的方法.2)Host-Only 模式(VMnet 1)Host-Only 模式用来建立隔离的虚拟机环境,这种模式下,虚拟机与真实主机通过虚拟私有网络进行连接,只有同为Host-only 模式下的且在一个虚拟 交换机的连接下才可以互相访问,外界无法访问.Host-only 模式只能使用私有IP,gatew ay、DNS 都由VM net1 来分配.默认情况下该模 式 也会 有 一 个 DHCP 服 务加 载 到Virtual EthernetSwitch(VMnet1)上.这样连接到VM net1 上的虚拟机仍然可以设置成DHCP,主要是方便系统的配置.3)NAT 模式(VM net8)NAT 模式下Host 主机的“网络连接”中会出现了一个 虚拟的网卡 VM net8(默认情况下).Host 主机上 的 VMnet 8 虚拟网卡就相当于连接到内网的网卡,Host 主机上的物理网卡就相当于连接到外网的网卡,而虚拟机本身则相当于运行在内网上5的计算机.在这种方式下,VMw are 自带图1Bridg e模式拓扑Fig.1Bridge patter n topolog y图2Ho st-Only模式拓扑Fig.2Host-Only patter n topolog y的 DHCP 服务会默认地加载到 VirtualEthernet Switch(VM net8)上,这样虚拟机就可以使用 DHCP 服务.VM ware 自带了NAT 服务,提供了从Host 主机的VMnet8虚拟网卡 到外网的地址转换,凡是选用NAT 结构的 虚拟机,均由 VM net8 提供IP、gatew ay、DNS.图3NAT模式拓扑Fig.3NAT pattern topolog y96内蒙古大学学报(自然科学版)2007 年2.2VM ware 提供的虚拟网络设备交 换机:VMnet 0-VM net9 能把 主机、客 户机 和其 它网 络设 备连 接在 一起.在 VM wareWorkstation安装后,自动创建并自动使用 VM net0、VMnet1 和VMnet8,在Windo ws 系列的主机上可用10 台虚拟的交换机.网桥:该设备连接虚拟机中的以太网适配器到主机中的物理以太网适配器,能将虚拟机连接到主机所在的局域网(LAN),当主机和虚拟机之间使用“桥接”网络组网时,“网桥”虚拟设备将被自动启用.经桥接的虚拟机,能和主机一样成为主机所在网络上的一台“真实”计算机,能拥有主机所在局域网上的IP 地址,能够使用主机所在网络上的所有服务,其它虚拟机也都可以使用由它提供的所有资源或服务.NAT 适配器:该设备为主机和其它使用“NAT”网络类型的虚拟机提供了通讯接口,同时它还兼有NAT(Netw ork Address Tr anslation)即网络地址转换的功能.如果要虚拟机通过另外一个以太网适配器连接在一个外部网络上,该设备能把本地网中虚拟机的 IP 地址转换为主机的外部网络地址,让虚拟机以主机的外部网络地址访问外部网络上的资源,包括虚拟机可以使用许多标准的 T CP/IP协议连接到外部网络上的其他机器.仅主机适配器:仅主机适配器是一个标准的虚拟的以太网适配器,它只为主机和使用“仅主机”网络类型的虚拟机提供数据交换的接口,所以由主机和使用“仅主机”网络类型的虚拟机组建的网络是典型的私有内部局域网络.DHCP 服务器:DHCP(动态主机配置协议)服务,在VM ware Wor kstation 安装时在主机自动安装,它是一个自动启动的服务,它把主机变成了一台DHCP 服务器,能为使用“仅主机”和“NAT”配置的虚拟机自动分配动态IP 地址,比起手动为虚拟机分配静态固定IP 地址来,它为分配IP 地址提供了更为简单和自动化的方法.虚拟机上的以太网适配器:当您用新建虚拟机向导创建一台虚拟机时,不论您使用何种网络类型,哪种操作系统,VM ware Workstatio n 都会为你创建的虚拟机安装一个以太网适配器,该适配器在虚拟机操作系统中显示为“,大多数的操作系统都能识别这个虚拟硬件并为之AM D PCNET PCI”安装合适的驱动程序,该适配器为主机和虚拟机,虚拟机和虚拟机之间互相连接提供了通讯接口.2.3虚拟网络设置Bridge 模式:桥接模式是最简单网络模式,使用桥接模式后虚拟机和真实主机的关系就好像两台接在一个交换机上的计算机,想让他们俩进行通讯,需要为双方配置IP 地址和子网掩码,上网方式同网内其它主机设置完全一样.如果是个人单机,你可以直接在虚拟机上安装一个拨号端,拨号成功以后你就可以上 Internet 了,如果你想通过ICS、NAT 或者是代理上网也可以,做法和在普通电脑上做没区别.Host-only 模式:Host-only 模式下会由 VMnet1 的DHCP serv er 来提供 IP、gatew ay、DNS.如果使用手动分配固定IP,无法和主机进行联系,这是VM net1 的限制,所以使用 VMnet1 提供的IP 是唯一的选择.如果想在host-only 模式下接入Internet 只能使用 ICS 和代理.NAT 模式:VM ware 下的NAT 和Window s Server 里routing and remote access 的NAT 服务没有关系,它们之间也没有任何影响.在VMw are 下使用NAT 模式主要的好处是可以隐藏虚拟机的拓扑,NAT 模式由VM net8 的DHCP serv er 提供IP、gateway、DNS.上Internet 极为方便不需要做任何配置,只需要主机连接到Internet 后虚拟机就可以接入Internet 了.VMw are 的NAT 功能还能做端口映射和T CP、UDP 阻断.63利用VMware 建立虚拟网络的操作步骤3.1运行VMw are 的软硬件准备1)硬件要求:虚拟网络教学实验环境的硬件要到达CPU 主频在1G 以上和内存容量在512MB 以第1 期刘志平基于VM ware虚拟网络的构建97上,这样才可以保证在主机上同时能够运行2 到3 台虚拟机.2)软件选择:选用 VM ware 分桌面系统(Workstation)或服务器版(VM ware GSX Server,VM ware ESX Server),一般选用桌面版就够用.3)安装软件:安装虚拟软件VM ware Workstation,过程很简单不需要选择.3.2拟定虚拟网络拓扑图利用VM ware Wor kstation 提供的虚拟网络设备,创建一个虚拟网络非常简单,只要我们为虚拟机添加一个或多个虚拟的以太网适配器以及交换机,然后选择相应的网络类型即可,较复杂的虚拟网络,在定义前要画一个网络连接图,有利于创建和掌握网络结构,这是比较重要的,对于构建的网络起到目标明确,操作有数.一般创建的网络主要有:“简单局域网络”、“客户机/服务器平台”、“带有路由器的网络”、“代理服务器共享上网”、较为完善的“包含域控制器DNS 服务器DHCP 服务器校园网络”以及“有防火墙的网络”等.同时,它也可以连接到一个或多个外部的物理网络,包括局域网络、办公网络、校园网络或Internet.3.3建立虚拟机建立虚拟机的方法有几种,而最常用的方法是用VM ware 向导建立虚拟机和用备份文件建立虚拟机两种.两种方法的操作步骤如下:1)用VM ware 向导建立虚拟机:“-“file”New Virtual Machine”2)用备份文件建立虚拟机:VM ware 用两个文件记录虚拟机的信息,一个是配置文件(*.vmx),记录虚拟机的硬件资料如内存、硬盘、网卡、声卡的类型大小等信息;另一个是磁盘文件,记录在虚拟机上安装的操作系统、存储的文件等信息.虚拟机的备份文件指的就是配置文件和磁盘文件的备份,操作步骤:(1)复制备份文件到硬盘指定目录;(2)启动向导,在“选择一个磁盘”的三个选项中选“使用已存在的磁盘镜像文件来建虚拟磁盘”,然后选备份磁盘文件.新建虚拟机时,依据网络类型选择网络连接类型,之后使用“虚拟机设置”对话框为添加虚拟以太网适配器或选择连接的交换机,最后,要在每一台虚拟机中进行适当的网络设置.3.4虚拟网络设置VM war e 虚拟网络的方法是把虚拟计算机连接到VM net0VM net9 中的一个虚拟交换机,依据VM ware 提供的三种网络连接方式,有以下的联网方法.表 1联网方法要点1网络模式桥接模式(Bridg ed)换机相连了,IP、网关与主机一致.网络特点:在宿主所处 网络上虚 拟机显示为 和宿主机 一样的一台 额外的计 算机,它与主 机在主机所处网络上的地 位是平等的.虚拟交换机选“方式,默认连接到虚拟交换机VM net8 上,而且自 动将NAT服务功能NAT”赋予给虚拟交换机VM net8,将虚拟机连接到该虚拟交换机上,IP、网关自动获取.网络特点:虚拟机可通过宿主机连接 Inter net.虚拟交换机选“host-only”方式,默认连接到虚拟交换机 VMnet 1 上.这种连接方式结合Windows2000/XP/2003 上的网络共享的特性,就可以允许虚拟机连接到外部 Inter net.网络特点:在宿主机上建立了一个独立的私有网络,外部网络和虚拟机不能通讯.联网方法把虚拟机连接到 虚拟交换机上(VM net0),网络设 置中选“桥接”选项,主机自动和该虚 拟交 7,8地址转换模式(NAT)仅主机模式(Host-only)4结束语利用VM ware 建立虚拟网络环境,关键是掌握VM ware 虚拟机提供的三种网络模式及其提供的虚拟设备的应用设置,拟定实际需要的真实网络拓扑,同时,要掌握和熟悉服务操作系统的管理和操作,加上必要的网络知识,就可利用 VMw are 建立真实的网络环境,完成实际的网络项目.98内蒙古大学学报(自然科学版)2007 年参考文献:1曹晓军.虚拟机技术的应用研究 J.甘肃广播电 视大学学报,2006,(2):7677.2周翔鹰.基于VMware构建虚拟计算机网络实验 J.实验室研究与探索,2006,(7):810812.3欧阳国军.基于虚拟机的网络实训环境构建 J.福建电脑,2006,:145146.4 吕新荣,钮俊.利用VMware 构建计算 机系统维护实验平台 J.浙江工商职业技 术学院学报,2006,(3):4547.5陆璐.在VMware中配置网络 J.郑州铁路职业技术学院学报,2006,(1):3940.6杨少春.采用VMware 构建虚拟并行计算网 J.计算机工程与设计,2006,(14):25462547.7刘羽.VMware 环境下的机群搭建与应用 J.计算机时代,2006,:4647.8陶文林.基于VMware的虚拟密网系统的研究 J.计算机应用与软件,2006,(5):131134.(责任编委叶新铭)A Const ruction of Virtual Network Based on VM ware Softw areLIU Zhi-ping(,010020,):Some concepts and principle about virtual netw ork are introduced.Pattern structuresof bridge,host-only and NATare three kinds of netw ork model provided by VMw are.Theirfunctions and characteristics are explained respectively.How to use VM ware softw are to construct avirtual netw ork is prov ided.:host machine;virtual machine;virtual netw ork