Виртуальная сетевая карта

При проектировании масштабной ИТ-системы в большинстве случаев используют не только физическое оборудование – персональные компьютеры и ноутбуки, но также разворачивают виртуальные машины. Это позволяет распределить нагрузку на физические устройства, а также повысить безопасность подсетей. Иногда технология виртуализации актуальна и для домашних локальных сетей: например, при подключении к онлайн-играм.

Однако для подключения виртуальных машин в единую виртуальную сеть VLAN требуется сетевая карта – по аналогии с физическим сетевым адаптером. За счет виртуальной сетевой карты и коммутаторов ИТ-специалист разделяет структуру на отдельные виртуальные сети, которые характеризуются собственными параметрами безопасности и алгоритмами работы. Если в обычной локальной сети подключение выполняют и на физическом уровне, то здесь используют только канальный уровень. При этом в зависимости от индивидуальных настроек виртуальная сеть может взаимодействовать с хостовой системой или быть изолированной от внешних процессов.

Виртуальная сеть не предполагает физического подсоединения устройств, она только объединяет виртуальные машины благодаря сетевому адаптеру и свитчу в единую логическую ИТ-систему, где не имеет значения расположение физических машин – хостов. Однако разворачивают виртуальные сети все равно в привязке к компьютеру, потому важно учитывать его технические характеристики.

Определение виртуальной сетевой карты и ее отличие от физической

Простыми словами, виртуальная сетевая карта – это элемент, необходимый для обмена данными виртуальной машины с другими составляющими VLAN. Поскольку речь идет не о физическом уровне, то виртуальный сетевой адаптер – не оборудование, а программное обеспечение. Когда ИТ-инженер выстраивает корпоративную систему, состоящую из нескольких подсетей, он использует виртуальные сети для распределения нагрузки на свитч. Это позволяет повысить безопасность комплексной ИТ-системы за счет ограничения работы отдельных пользователей внутри изолированной виртуальной подсети. В зависимости от задач эти выстроенные на логическом уровне подсети могут взаимодействовать с хостовой сетью или друг с другом. Для обеспечения этого процесса и требуется виртуальный сетевой адаптер. Так, при проектировании VLAN ИТ-специалист устанавливает дополнительное программное обеспечение, а также выполняет соответствующие настройки на физическом компьютере. В зависимости от операционной системы адаптер виртуальной сети можно настроить через панель управления, командную строку или специальную утилиту.

Принцип работы виртуальных сетевых карт

Суть работы виртуального сетевого адаптера аналогична его физическому эквиваленту. Однако, если для каждой физической машины требуется собственный интернет-адаптер, то для виртуальных машин достаточно только одной сетевой карты, что значительно упрощает конфигурацию виртуальной сети. При этом ИТ-инженер может настроить это программное обеспечение таким образом, чтобы адаптировать работу системы под индивидуальные потребности. Так, например, для виртуальных машин выстраивают взаимодействие на канальном уровне – привязывают их к статическим или динамическим IP-адресам, которые в рамках VLAN могут быть отдельными или частично перекрываться. Также можно настроить нюансы подключения к сети – выбрать маски подсети, шлюзы и другие параметры, которые влияют на производительность ИТ-системы и защищенность данных.

Одновременно виртуальный сетевой адаптер служит и для взаимодействия между виртуальной машиной и хостовой. К примеру, корпоративные виртуальные сети часто предполагают доступ к базе данных или программах, расположенных на персональном компьютере. Это позволяет выстроить путь не только к файлам и программам, но также за счет физической сетевой карты хоста взаимодействовать с виртуальной машины с периферийным оборудованием – принтерами, сканерами и т.д.

Преимущества использования виртуальных сетевых карт

Прежде всего, виртуальные сетевые карты дают возможность значительно масштабировать ИТ-систему без значительных затрат на дополнительное оборудование. Это имеет большое значение для корпоративных локальных сетей, где важна не только привязка к бюджету на укомплектование ИТ-системы, но и организация пространства. Кроме того, благодаря VLAN ИТ-специалист может объединить в единую логическую структуру машины, находящиеся в разных физических локальных сетях. Это требуется первично для крупных компаний с несколькими офисами. Одновременно учитывают и другие преимущества виртуальных сетевых адаптеров:

1. Распределение нагрузки на физическое оборудование – свитчи, коммутаторы, физические машины хостовой системы и т.д.;
2. Повышение безопасности – для виртуальных сетей выделяют три типа защиты данных, два из них предполагают полную изоляцию от внешних сетей. Так, ИТ-инженер может сформировать отдельную подсеть для выполнения задач, требующих максимальной защиты данных;
3. Простота установки и настройки – поскольку виртуальная сетевая карта – всего лишь программное обеспечение, а не физический компонент системы, ее всегда можно удалить, переустановить или перенастроить.

Благодаря гибкости и простоте формирования виртуальных сетей благодаря индивидуальным настройкам сетевого адаптера, такие структуры часто используют разработчики для тестирования ИТ-среды.

Создание и настройка виртуальных сетевых карт в операционных системах

Технология виртуализации позволяет создать несколько виртуальных машин в привязке к одной физической машине. При этом на каждой виртуальной может быть установленная собственная операционная система, не зависящая ни от хостовой, ни от смежных гостевых ОС. Настройка программного обеспечения виртуальной сетевой карты зависит от установленной на виртуальной машине операционной системе.

В большинстве случаев ИТ-специалисты используют ОС Windows или Linux, чуть реже – Debian. Самый простой способ – настройка сетевой карты в ОС Windows за счет удобному визуальному интерфейсу. В этом случае используют инструменты виртуализации Hyper-V. Для установки виртуального сетевого адаптера на Linux пользователю потребуются навыки в ИТ, поскольку здесь все настройки выполняют через программный код в командной строке. Управлять виртуальной сетевой картой можно и через хостовую операционную систему. В этом случае отключают физический сетевой адаптер и выставляют соответствующие настройки, позволяющие виртуальной сетевой карте использовать физическую только в качестве порта.

Применение виртуальных сетевых карт в виртуализированных средах

Глобально виртуальные сетевые карты разделяют на синтетические и эмулированные. Последние предполагают использование технологии эмуляции – имитирования физического оборудования и подключения для подключения к реальным компонентам ИТ-системы. Такой тип виртуальных сетевых адаптеров – Legacy Network Adapter. Однако на практике многие ИТ-инженеры отказываются от эмуляции в пользу синтетических сетевых карт Network Adaper. Это связано с ограничением скоростей эмулируемого оборудования, а также потенциальной нестабильности системы. Также подобное программное обеспечение не поддерживается многими операционными системами. В большинстве случаев ИТ-инженеры используют Legacy Network Adapter только в ситуациях, когда настройка сетевой карты на виртуальной машине требуется до установки операционной системы.

Если для физических интернет-адаптеров существует фиксированный MAC-адрес, присвоенный производителем, то для виртуальной сетевой карты MAC-адрес должен настроить пользователь в интерфейсе виртуальной машины. Выбрать адрес можно автоматически или вручную.

Ограничения и возможные проблемы при использовании виртуальных сетевых карт

Прежде всего, нужно иметь в виду, что сама по себе настройка виртуальной сетевой карты не так сложна, как проектирование виртуальной сети в целом. Для корректной работы ИТ-системы нужно учитывать множество нюансов, потому лучше сразу же привлечь к работе квалифицированного ИТ-инженера. На начальном этапе работы важно правильно выбрать подходящий тип виртуального адаптера. Это зависит от особенностей подсети и требований к защите данных. Такие сетевые карты могут работать в различных режимах и поддерживать передачу данных по разным протоколам, потому ИТ-специалист должен заранее понимать задачи конкретной виртуальной машины и уровень взаимодействия с хостовой и смежными гостевыми средами.

Некоторые современные системы виртуализации допускают объединение нескольких виртуальных сетевых карт в единую систему. Однако в таком случае необходимо учитывать порядок доступа к оперативной памяти хоста, что особенно важно в ситуациях удаленного доступа к базам данных.

Примеры программного обеспечения для создания виртуальных сетевых карт

Многие операционные системы предлагают собственное программное обеспечение для виртуализации ИТ-среды. Однако подобные программы доступны и у других разработчиков софра. При этом важно следить, чтобы конкретная виртуальная сетевая карта соответствовала установленной на виртуальной машине операционной системе. В некоторых случаях требуется сопоставить интерфейс и с характеристиками хостовой машины.

Так, например, к популярному программному обеспечению для виртуальных сетей относят VNIC для Linux, Virtual Network Hub для Windows. Настроить виртуальный адаптер можно с помощью встроенных ресурсов операционной системы, что проще всего выполнить посредством инструментов Microsoft. В этом случае пользователь выбирает в «Диспетчере устройств» на хостовом компьютере актуальный виртуальный адаптер и выставляет нужные настройки для IP-адреса, шлюза по умолчанию, маски подсети и других параметров. При этом к одной виртуальной машине можно привязать не один виртуальный сетевой адаптер: это актуально, например, если следует разделить работу в сетях различного типа.

Вопросы безопасности при использовании виртуальных сетевых карт

Если безопасность данных, проходящих через физический адаптер, зависит от конкретной установленной модели, то в случае виртуальной сетевой карты защита данных контролируется соответствующими настройками. Прежде всего, пользователь должен понимать характер подсети – внешний, внутренний или изолированный. В большинстве случаев необходимо обеспечить взаимодействие не только между виртуальными машинами, но также предоставить доступ к хостовой системе. Поэтому важно выставить настройки безопасности на канальном уровне – контроль трафика, использование протоколов конкретного типа, получение или отправка данных и т.д.

Будущее виртуальных сетевых карт и их развитие

Использование технологии виртуализации позволяет распределить нагрузку на физическое оборудование, снизить затраты на построение ИТ-системы, а также повысить безопасность взаимодействия пользователей в рамках изолированной подсети. Соответственно, по мере развития технологии производители программного обеспечения стремятся адаптировать настройки виртуальных сетевых карт таким образом, чтобы повысить их пропускную способность для ускорения производительности ИТ-системы. Одна из приоритетных задач для виртуальных сетевых карт – формирование единого пространства из нескольких виртуальных машин и создание единого виртуального сервера.

Поскольку установка и настройка виртуального сетевого адаптера требует специальных навыков, лучше обратиться к опытному ИТ-инженеру. Специалисты ittelo.ru помогут выбрать подходящий тип виртуальной сетевой карты в зависимости от архитектуры физической локальной и виртуальной сети, а также потребностей клиента с точки зрения требований безопасности данных и бюджета на построение ИТ-системы.