QEMU 網路設定 – 橋接與NAT

最近幾篇都是寫跟 QEMU 有關的，主要是發現 QEMU 在嵌入式系統開發上有很大的用處。有興趣的讀者可以回顧一下這兩篇，以 QEMU 加速嵌入式系統開發、利用 Raspberry Pi 4 硬體虛擬化加速開發ARM專案。

之前QEMU對網路的用法都是以 NAT 的方式配合 port forward 來使用，好處就是上網比較容易，也無需特別的設定，可以說很適合基本的使用。如果有需要連到 Guest 內，也可以透過設定 port forwarding 的設定，就可達成這個目的。

在較複雜的應用內，就會希望每個 Guest 可以有多張網卡可以跟 Host 做連接，透過橋接設定就可以做複雜的應用。本文主要的目的，就是要介紹怎麼設定 QEMU 來設定獨立網卡達成個種應用。

NAT 模式設定

NAT 模式是最常用的設定方式，也僅需要一般的使用者權限就可執行，並且可以達到大部份的需求。NAT 一般的設定看起來會像這樣

這樣就會有基本的 NAT 功能，eth0 透過 dhcp 可以取得 10.0.2.15 的 IP，Gateway 是 10.0.2.2，這樣就可以上網了。如果有需要從 Host 連到 Guest 內，就加上 port forwarding 的參數。

從外部連到 Host 的 port 8489，就會連到 Guest 內的 port 80。UDP 也是類似的設定，連到 Host 的 6759 port，就可以轉到 Guest 的 6789 port。

橋接模式設定

這邊講的橋接模式，其實很彈性很大。依據不同的設定，使用者要設定成 Guest – Host only、NAT或者與實體網路橋接都可以。

橋接模式，主要是 Host 會產生 TAP Device 來供給 Guest 使用。使用者可以把 TAP Device 視做虛擬的網卡，當我們指定 Guest 使用指定的 TAP 裝置時，Guest 內的 eth device 就會跟 Host 的 TAP 互通。所以，在 Host 上將 TAP 加到 bridge 內時，同一個 bridge 內的裝置就可以互通。當用 iptables 來設置 masquerade，就可以達到 NAT 的功能。

自動產生 TAP 裝置

要產生 tap device，需要有 root 權限才行。所以，你如果有 root 權限就不用擔心太多，如果沒有的話也可以請管理員預先設置所需的 TAP 和 bridge device，在執行 QEMU 的時候就可以用一般權限執行。

有 root 權限的情況下，可以執行以下命令，就會自行產生 tap device，並和 HOST 的 Bridge 橋接。

一般狀況下，單純的指定 tap 並無法利即使用，當產生 tap device 時，QEMU 會在開始時或執行腳本 /etc/qemu-ifup，結束時執行 /etc/qemu-ifdown。 qemu-ifup 腳本會判斷 HOST 是不是有 bridge 裝置，而且是不是在 default route 上，如果是的話，會自動將新產生的 tap device 加入該 bridge。這樣 Guest 開機時，就可以透過 eth0 上與實體網路連接，而透過 DHCP 或固定 IP 來連接網路。

手動產生 TAP 裝置

方案一 虛實相連

這是我比較建議的方式，比較能掌握網路的設定。這邊先做幾個使用情境的假設

1. 管理員可以幫你預先產生 TAP 和 Bridge 的裝置
2. 全部的網路，包含 tap 與實體網路，都橋接在 Bridge ‘br0’ 上

要做上面的設定，可以在 HOST 的 rc.local 內先進行設定，新的 Ubuntu 預設沒有 rc.local 了，可以先參考「Ubuntu 設定 rc.local」加入這功能。

上面的命令，就可以在HOST開機時預先產生 tap10 ~ tap20 的裝置，並加入 br0 當中，並與實體網路 eth0 橋接在一起。而在啟動 QEMU 時，透過以下命令指定介面。

這個命令就可指定使用 tap10裝置，並指定它的  MAC，不然進 Guest 後每台虛擬機都會有一樣的 MAC address 會發生通聯問題。script 和 downscript 因為需要root權限，都指定不要執行。如此，Guest 就可以和實體網路通聯，也可以直接連進 Guest 的服務，無需再用 port forwarding。

MAC address 如果不在此處指定，也可以進到 Guest 後，再以 ifconfig eth0 hw ether XX:XX:XX:XX:XX:XX 的方式指定，但 eth0 需要 down 的狀態下才行。

這個方式的設定各 Guest 可以互通，也可以跟外面的實體網路上的機器通聯。

方案二 虛實分開

如果你希望和實體網路隔開，可以在rc.local只將 tap X加入 br0 就好，Host 的 eth0 不要加入。這樣 Host 和 Guest 間可以通訊，Guest 間也可以通訊，但 Guest 和實體網路是無法通訊的。

方案三 虛擬網路 NAT 上網

在虛實分開的方案下，要讓虛擬網卡可以上網，就是透過 iptables 實行 NAT 就可以了。這邊假設設 Guest 裡的 IP 為 192.168.2.x，Host br0 IP 為 192.168.2.254。

方案四 個人虛實合一網路

如果只有單純的幾個人在實體網路需要存取Guest，那可以利用設定 Linux 與 Windows Routing 的方式來達成這個功能。先在Host上啟動 Routing 功能

Window 上，則些加入虛擬網卡的 Next Route 訊息。這樣就只有知道 Guest 網域的人，才能和其互通了。

NAT+TAP 合用

QEMU 的 NAT 和 TAP 也可以合用，就是兩個參數一起下而已，甚至有多個TAP裝置。這樣就可以有私有網路，和一個快速連接到公網的網路

結語

也是使用了很久的 QEMU 才對它的網路有了多一點瞭解，可以做出更複雜的應用。之前都是用 NAT + Port Forwarding 硬撐，用了 TAP 的確是多了一些樂趣，少了一些麻煩 (主要是不用設 port forwarding 了)，以後也可以嚐試創造出更複雜的網路 topology。

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