Win8.1系统下VirtualBox的各种网络配置方法——Network Address Translation (NAT)(网络地址转换)

NAT模式概述

NAT是虚拟机可访问外部网络的最简单的设置方式，通常只需要在VirtualBox中选择此模式而勿需再在主机或虚拟机中进行其它配置。由此，此模式也被作为是VirtualBox的默认网络模式。

NAT模式下的虚拟机的行为类似于通过路由器连接互联网的真实主机，而VirtualBox网络引擎(VirtualBox networking engine)来充当这里的“路由器”，并由此透明地完成虚拟机数据流入/流出映射。由于默认情况下各虚拟机之间不能互相互联(也即相互通信)，这种将”路由器“置于每一个虚拟机与主机之间的分隔可以最大限度地保证安全性。

NAT模式下虚拟机通过VirtualBox中集成的DHCP服务器来获取虚拟机的IP地址并配置其私有网络。分配给虚拟机的IP地址通常与主机上的网段完全不同，在NAT模式下虚拟机可以启用多个网卡，默认情况下第一个网卡连接10.0.2.0的私有网段、第二个网卡连接10.0.3.0的私有网段、以此类推(所有虚拟机在创建时会使用相同的IP配置，这个可以进行修改)。当然，VirtualBox也支持用户对这些连接网段的重新设置。

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NAT模式下网络数据传输过程：

1. VirtualBoxr的NAT引擎接收到虚拟机发送的网络帧；
2. 提取出TCP/IP数据，并使用主机操作系统将之重发(对外表现为使用主机IP，由VirtualBox应用程序发送的数据)；
3. VirtualBox监听发送包的应答信息，并将之重新打包，然后作为应答在私有网络(私有网段)上将之重新发送到虚拟机。

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NAT模式的缺点：

1. 更像是一个处于路由器后面的私有网络，虚拟机相对于外部网络不可见、不可访问；
2. 只有设置了端口转发(Port Forwarding)功能，否则此虚拟机无法对外提供服务(也即将此虚拟机看作是一个服务器)。
3. 一些依赖于ICMP协议来收/发消息的网络调试工具(如ping, tracerouting等)，随着VirtualBox 2.1对ICMP协议支持的升级可能导致工具不可用(ping依然可用)。
4. 为了节约资源，虚拟机只会在其从指定端口发送UDP数据后的监听一段时间，所以并不能可靠地接收UDP广播消息。因此，基于广播的NetBios名称解析可能不能正常工作(但在WINS平台依然有效)，可以通过在\\server\share中使用数字的IP地址代替server来对此问题进行规避。
5. 部分协议(如GRE协议Generic Routing Encapsulation)不被支持，因此基于GRE协议的VPN产品(如微软的PPTP)不能正常工作，但其它一些基于简单TCP和UDP协议的VPN产品仍可被正常使用。
6. 类Unix主机(如Linux, Solaris, Mac OS X)上非root用户运行的应用不能绑定小于1024的端口号。如果配置的端口转发中主机端口号小于1024则可能导致虚拟机无法启动。

上述缺点一般并不会影响标准的网络应用，但由上述缺点可能对一些标准网络应用产生微妙的效果。如对于NFS来说，NFS服务器通常配置为拒绝非私有端口访问(也即大于1024的端口号)，如果端口转发中主机端口号大于1024则会造成无法正常进行NFS服务器的访问。

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NAT模式下的端口转发

VirtualBox可以通过端口转发将虚拟机中运行的指定网络服务对外可见(类似于完成物理路由器的功能)，此时VirtualBox监听主机上的指定端口，并将此端口上接收到的所有数据重发到虚拟机上指定的端口(可以与主机上的端口相同，也可以不同)。

如果VirtualBox中存在多个虚拟机，由于创建虚拟机时由VirtualBox内建DHCP服务器分配的IP地址完全相同(如默认情况下eth0 = 10.0.2.15)，此时为了区分不同的虚拟机我们需要更改相应虚拟机的网络配置(Linux系统修改/etc/network/interfaces文件)，而后即可通过图形界面或命令行来进行端口转发的相关配置。

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在图形界面下端口转发的配置流程：

在VirtualBox中选定要配置的虚拟机，而后点击”设置(S)” –> “网络” –> 选择一个以NAT方式开启的网卡 –> “高级” –> “端口转发(P)”

在弹出的菜单中点击右上角的“添加”按钮，并在新增的条目中进行相关的填写。其中，名称可以自定义；协议有TCP和UDP两种选择；主机IP若不填写则绑定到主机的所有IP，也可以指定一个主机上的IP地址；主机端口则需要选择一个没有使用的端口号；子系统IP一栏，如果此虚拟机使用的是一个静态IP而非VirtualBox内建DHCP服务器分配的IP地址则需要指定此静态IP，否则则可不填写；最后，子系统端口则需要选择一个虚拟机中对外提供网络服务的端口。

目前NAT模式下已经支持PXE启动。

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