为Hyper-V虚拟网络设置NAT

前言

因为ip资源往往是有限的，通常我们不能为每一台虚拟机都分配上独立的公网ip地址，这时我们就需要用到NAT（Network Address Translation，网络地址转换）技术

在Hyper-V中我们可以创建一个NAT虚拟网络用于虚拟机正常访问网络

NAT虚拟网络概述

NAT 使用主计算机的 IP 地址和端口通过内部 Hyper-V 虚拟开关向虚拟机授予对网络资源的访问权限。

网络地址转换 (NAT) 是一种网络模式，旨在通过将一个外部 IP 地址和端口映射到更大的内部 IP 地址集来转换 IP 地址。基本上，NAT 使用流量表将流量从一个外部（主机）IP 地址和端口号路由到与网络上的终结点（虚拟机、计算机和容器等）关联的正确内部 IP 地址

此外，NAT 允许多个虚拟机托管需要相同（内部）通信端口的应用程序，方法是将它们映射到唯一的外部端口。

出于所有这些原因，NAT 网络对于容器技术是很常见的（请参阅Windows容器网络）。

要求与限制

要求

Windows 10 周年更新或更高版本

安装并开启Hyper-V

限制

注意：目前，每台主机仅限一个 NAT 网络。有关 Windows NAT (WinNAT) 实现、功能和限制的更多详细信息，请参考 WinNAT capabilities and limitations blog（WinNAT 功能和限制日志）

创建NAT虚拟网络

让我们来实际操作一边NAT虚拟网络的创建

首先让我们以管理员身份打开Powershell控制台

创建一个虚拟交换机，类型为内部

1	New-VMSwitch -SwitchName "SwitchName" -SwitchType Internal

其中 SwitchName 为要创建的虚拟交换机名称, -SwitchType 后的 Internal 为虚拟交换机类型，即内部

查找刚创建的虚拟交换机的接口索引

可以通过运行 Get-NetAdapter 来查找接口索引

你的输出应类似下面的形式：

PS C:\> Get-NetAdapter

Name                  InterfaceDescription               ifIndex Status       MacAddress           LinkSpeed
----                  --------------------               ------- ------       ----------           ---------
vEthernet (intSwitch) Hyper-V Virtual Ethernet Adapter        24 Up           00-15-5D-00-6A-01      10 Gbps
Wi-Fi                 Marvell AVASTAR Wireless-AC Net...      18 Up           98-5F-D3-34-0C-D3     300 Mbps
Bluetooth Network ... Bluetooth Device (Personal Area...      21 Disconnected 98-5F-D3-34-0C-D4       3 Mbps

其中ifIndex所对应的数字为NIC的接口索引，你需要记住你所创建的虚机交换机的接口索引

配置NAT网关

使用 New-NetIPAddress 配置 NAT 网关

下面是本命令的语法

1	New-NetIPAddress -IPAddress <NAT Gateway IP> -PrefixLength <NAT Subnet Prefix Length> -InterfaceIndex <ifIndex>

若要配置网关，你将需要一些有关你的网络的信息：

IPAddress - NAT 网关 IP 指定要用作 NAT 网关 IP 的 IPv4 或 IPv6 地址。常规形式将为 a.b.c.1（例如 172.16.0.1）。尽管最后一个位置不一定是 .1，但通常是 1（基于前缀长度）。此 IP 地址位于来宾虚拟机使用的地址范围。例如，如果来宾 VM 使用 IP 范围 172.16.0.0，则可以使用 IP 地址 172.16.0.100 作为 NAT 网关。

通用网关 IP 为 192.168.0.1

PrefixLength – NAT 子网前缀长度定义的 NAT 本地子网大小（子网掩码）。子网前缀长度将介于 0 到 32 之间的一个整数值。
0 将映射整个 Internet，32 则只允许一个映射的 IP。常用值范围从 24 到 12，具体要取决于多少 IP 需要附加到 NAT。

常用 PrefixLength 为 24 – 这是子网掩码 255.255.255.0

InterfaceIndex – ifIndex 是你在上一步中确定的虚拟交换机的接口索引。

下面是一个例子

1	New-NetIPAddress -IPAddress 192.168.0.1 -PrefixLength 24 -InterfaceIndex 24

配置NAT网络

使用 New-NetNat 配置 NAT 网络

下面是本命令的语法

1	New-NetNat -Name <NATOutsideName> -InternalIPInterfaceAddressPrefix <NAT subnet prefix>

若要配置网关，你将需要提供一些有关网络和 NAT 网关的信息：

Name - NATOutsideName 描述 NAT 网络的名称。将使用此参数删除 NAT 网络。
InternalIPInterfaceAddressPrefix - NAT 子网前缀同时描述上述 NAT 网关 IP 前缀和上述 NAT 子网前缀长度。

常规形式将为 a.b.c.0/NAT 子网前缀长度

综上所述，对于本示例，我们将使用 192.168.0.0/24

对于我们的示例，运行以下命令以设置 NAT 网络：

1	New-NetNat -Name MyNATnetwork -InternalIPInterfaceAddressPrefix 192.168.0.0/24

恭喜你，至此你已经拥有了一个NAT虚拟网络

连接虚拟机

若要将虚拟机连接到新的 NAT 网络，请使用“VM 设置”菜单将你在 NAT 网络设置部分的第一步中创建的内部交换机连接到虚拟机。

注意：

由于 WinNAT 本身不会将 IP 地址分配给某个终结点（例如，VM），因此，你将需要从 VM 内手动完成此操作，即设置 NAT 内部前缀范围内的 IP 地址、设置默认网关 IP 地址，以及设置 DNS 服务器信息。唯一需要注意的是终结点何时连接到容器。在这种情况下，主机网络服务 (HNS) 分配并使用主机计算服务 (HCS) 直接向容器分配 IP 地址、网关 IP 和 DNS 信息。

Kaku的个人博客