• 原理

Docker使用Linux桥接（参考《Linux虚拟网络技术》），在宿主机虚拟一个Docker容器网桥(docker0)，Docker启动一个容器时会根据Docker网桥的网段分配给容器一个IP地址，称为Container-IP，同时Docker网桥是每个容器的默认网关。因为在同一宿主机内的容器都接入同一个网桥，这样容器之间就能够通过容器的Container-IP直接通信。

Docker网桥是宿主机虚拟出来的，并不是真实存在的网络设备，外部网络是无法寻址到的，这也意味着外部网络无法通过直接Container-IP访问到容器。如果容器希望外部访问能够访问到，可以通过映射容器端口到宿主主机（端口映射），即docker run创建容器时候通过 -p 或 -P 参数来启用，访问容器的时候就通过[宿主机IP]:[容器端口]访问容器。

当你安装Docker时，它会自动创建三个网络模式，你可以使用docker network ls命令查看

[root@hyf ~]# docker network ls
NETWORK ID     NAME      DRIVER    SCOPE
28d69bf011b9   bridge    bridge    local
5ca95418b8fd   host      host      local
7fd2269b090f   none      null      local

Docker内置这三个网络，运行容器时，你可以使用该–network标志来指定容器应连接到哪些网络

该bridge网络代表docker0所有Docker安装中存在的网络。除非你使用该docker run --network=选项指定，否则Docker守护程序默认将容器连接到此网络

[root@hyf ~]# ip addr
1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN qlen 1
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
    inet 127.0.0.1/8 scope host lo
       valid_lft forever preferred_lft forever
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP qlen 1000
    link/ether 00:16:3e:0a:dc:8c brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.19.25.239/20 brd 172.19.31.255 scope global dynamic eth0
       valid_lft 314857648sec preferred_lft 314857648sec
3: `docker0`: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP 
    link/ether 02:42:ee:7c:8f:a8 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 172.17.0.1/16 brd 172.17.255.255 scope global docker0
       valid_lft forever preferred_lft forever
5: veth98e7be4@if4: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP 
    link/ether 06:7b:0e:9e:cb:ba brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 0
9: vetha794a41@if8: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP 
    link/ether 42:45:a1:8b:9b:04 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 1
11: veth7947ad7@if10: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP 
    link/ether c2:0d:de:60:2a:e9 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 2
15: veth8b4ae47@if14: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP 
    link/ether 1e:6a:a2:b3:f8:53 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 3
19: veth5486265@if18: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP 
    link/ether e2:9d:98:19:df:b4 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 4
21: veth925944c@if20: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue master docker0 state UP 
    link/ether c2:b9:4f:be:f5:8a brd ff:ff:ff:ff:ff:ff link-netnsid 5

我们在使用docker run创建Docker容器时，可以用 --net 选项指定容器的网络模式，Docker可以有以下4种网络模式

• 四类网络模式

• host模式

相当于Vmware中的桥接模式，与宿主机在同一个网络中，但没有独立IP地址。

Docker使用了Linux的Namespaces技术来进行资源隔离，如PID Namespace隔离进程，Mount Namespace隔离文件系统，Network Namespace隔离网络等。

一个Network Namespace提供了一份独立的网络环境，包括网卡、路由、Iptable规则等都与其他的Network Namespace隔离。一个Docker容器一般会分配一个独立的Network Namespace。但如果启动容器的时候使用host模式，那么这个容器将不会获得一个独立的Network Namespace，而是和宿主机共用一个Network Namespace。容器将不会虚拟出自己的网卡，配置自己的IP等，而是使用宿主机的IP和端口。

• none模式

该模式将容器放置在它自己的网络栈中，但是并不进行任何配置。实际上，该模式关闭了容器的网络功能，在以下两种情况下是有用的：容器并不需要网络（例如只需要写磁盘卷的批处理任务

• container模式

在理解了host模式后，这个模式也就好理解了。这个模式指定新创建的容器和已经存在的一个容器共享一个Network Namespace，而不是和宿主机共享。新创建的容器不会创建自己的网卡，配置自己的IP，而是和一个指定的容器共享IP、端口范围等。同样，两个容器除了网络方面，其他的如文件系统、进程列表等还是隔离的。两个容器的进程可以通过lo网卡设备通信

• bridge模式

相当于Vmware中的Nat模式，容器使用独立network Namespace，并连接到docker0虚拟网卡（默认模式）。通过docker0网桥以及Iptables nat表配置与宿主机通信；bridge模式是Docker默认的网络设置，此模式会为每一个容器分配Network Namespace、设置IP等，并将一个主机上的Docker容器连接到一个虚拟网桥上。下面着重介绍一下此模式

• bridge模式详情

1. bridge的拓扑：

   当Docker server启动时，会在主机上创建一个名为docker0的虚拟网桥，此主机上启动的Docker容器会连接到这个虚拟网桥上。虚拟网桥的工作方式和物理交换机类似，这样主机上的所有容器就通过交换机连在了一个二层网络中。接下来就要为容器分配IP了，Docker会从RFC1918所定义的私有IP网段中，选择一个和宿主机不同的IP地址和子网分配给docker0，连接到docker0的容器就从这个子网中选择一个未占用的IP使用。如一般Docker会使用172.17.0.0/16这个网段，并将172.17.0.1/16分配给docker0网桥（在主机上使用ifconfig命令是可以看到docker0的，可以认为它是网桥的管理接口，在宿主机上作为一块虚拟网卡使用）。单机环境下的网络拓扑如下，主机地址为10.10.0.186/24。

2. 详解：

   • 在主机上创建一对虚拟网卡veth pair设备。veth设备总是成对出现的，它们组成了一个数据的通道，数据从一个设备进入，就会从另一个设备出来。因此，veth设备常用来连接两个网络设备
   • Docker将veth pair设备的一端放在新创建的容器中，并命名为eth0。另一端放在主机中，以veth65f9这样类似的名字命名，并将这个网络设备加入到docker0网桥中。
   • 从docker0子网中分配一个IP给容器使用，并设置docker0的IP地址为容器的默认网关。

3. 通信：

   ​ 在bridge模式下，连在同一网桥上的容器可以相互通信（若出于安全考虑，也可以禁止它们之间通信，方法是在DOCKER_OPTS变量中设置–icc=false，这样只有使用–link才能使两个容器通信）。

   ​ Docker可以开启容器间通信（意味着默认配置–icc=true），也就是说，宿主机上的所有容器可以不受任何限制地相互通信，这可能导致拒绝服务攻击。进一步地，Docker可以通过–ip_forward和–iptables两个选项控制容器间、容器和外部世界的通信。

   容器也可以与外部通信，我们看一下主机上的Iptable规则，可以看到这么一条

   -A POSTROUTING -s 172.17.0.0/16 ! -o docker0 -j MASQUERADE

   ​ 这条规则会将源地址为172.17.0.0/16的包（也就是从Docker容器产生的包），并且不是从docker0网卡发出的，进行源地址转换，转换成主机网卡的地址。这么说可能不太好理解，举一个例子说明一下。假设主机有一块网卡为eth0，IP地址为10.10.101.105/24，网关为10.10.101.254。从主机上一个IP为172.17.0.1/16的容器中ping百度（180.76.3.151）。IP包首先从容器发往自己的默认网关docker0，包到达docker0后，也就到达了主机上。然后会查询主机的路由表，发现包应该从主机的eth0发往主机的网关10.10.105.254/24。接着包会转发给eth0，并从eth0发出去（主机的ip_forward转发应该已经打开）。这时候，上面的Iptable规则就会起作用，对包做SNAT转换，将源地址换为eth0的地址。这样，在外界看来，这个包就是从10.10.101.105上发出来的，Docker容器对外是不可见的。

   ​ 那么，外面的机器是如何访问Docker容器的服务呢？我们首先用下面命令创建一个含有web应用的容器，将容器的80端口映射到主机的80端口。

   docker run --name=nginx_bridge --net=bridge -p 80:80 -d nginx

   然后查看Iptable规则的变化，发现多了这样一条规则：

   -A DOCKER ! -i docker0 -p tcp -m tcp --dport 80 -j DNAT --to-destination 172.17.0.2:80

   ​ 此条规则就是对主机eth0收到的目的端口为80的tcp流量进行DNAT转换，将流量发往172.17.0.2:80，也就是我们上面创建的Docker容器。所以，外界只需访问10.10.101.105:80就可以访问到容器中的服务。