Kubernetes网络模型设计的一个基础原则是：每个Pod都拥有一个独立的IP地址，并假定所有Pod都在一个可以直接连通的、扁平的网络空间中。所以不管它们是否运行在同一个Node（宿主机）中，都要求它们可以直接通过对方的IP进行访问。设计这个原则的原因是，用户不需要额外考虑如何建立Pod之间的连接，也不需要考虑如何将容器端口映射到主机端口等问题。
实际上，在Kubernetes世界里，IP是以Pod为单位进行分配的。一个Pod内部的所有容器共享一个网络堆栈（相当于一个网络命名空间，它们的IP地址、网络设备、配置等都是共享的）。按照这个网络原则抽象出来的为每个Pod都设置一个IP地址的模型也被称作IP-per-Pod模型。
由于Kubernetes的网络模型假设Pod之间访问时使用的是对方Pod的实际地址，所以一个Pod内部的应用程序看到的自己的IP地址和端口与集群内其他Pod看到的一样。它们都是Pod实际分配的IP地址。将IP地址和端口在Pod内部和外部都保持一致，也就不需要使用NAT进行地址转换了。Kubernetes的网络之所以这么设计，主要原因就是可以兼容过去的应用。当然，我们使用Linux命令ip addr show也能看到这些地址，与程序看到的没有什么区别。所以这种IP-per-Pod的方案很好地利用了现有的各种域名解析和发现机制。
为每个Pod都设置一个IP地址的模型还有另外一层含义，那就是同一个Pod内的不同容器会共享同一个网络命名空间，也就是同一个Linux网络协议栈。这就意味着同一个Pod内的容器可以通过localhost连接对方的端口。这种关系和同一个VM内的进程之间的关系是一样的，看起来Pod内容器之间的隔离性减小了，而且Pod内不同容器之间的端口是共享的，就没有所谓的私有端口的概念了。如果你的应用必须使用一些特定的端口范围，那么你也可以为这些应用单独创建一些Pod。反之，对那些没有特殊需要的应用，由于Pod内的容器是共享部分资源的，所以可以通过共享资源相互通信，这显然更加容易和高效。针对这些应用，虽然损失了可接受范围内的部分隔离性，却也是值得的。
IP-per-Pod模式和Docker原生的通过动态端口映射方式实现的多节点访问模式有什么区别呢？主要区别是后者的动态端口映射会引入端口管理的复杂性，而且访问者看到的IP地址和端口与服务提供者实际绑定的不同（因为NAT的缘故，它们都被映射成新的地址或端口），这也会引起应用配置的复杂化。同时，标准的DNS等名字解析服务也不适用了，甚至服务注册和发现机制都将迎来挑战，因为在端口映射情况下，服务自身很难知道自己对外暴露的真实服务IP和端口，外部应用也无法通过服务所在容器的私有IP地址和端口来访问服务。
总的来说，IP-per-Pod模型是一个简单的兼容性较好的模型。从该模型的网络的端口分配、域名解析、服务发现、负载均衡、应用配置和迁移等角度来看，Pod都能够被看作一台独立的虚拟机或物理机。
按照这个网络抽象原则，Kubernetes对网络有什么前提和要求呢？
Kubernetes对集群网络有如下基本要求。
（1）所有Pod都可以在不用NAT的方式下同别的Pod通信。
（2）在所有节点上运行的代理程序（例如kubelet或操作系统守护进程）都可以在不用NAT的方式下同所有Pod通信，反之亦然。
（3）以hostnetwork模式运行的Pod都可以在不用NAT的方式下同别的Pod通信。
这些基本要求意味着并不是两台机器都运行Docker，Kubernetes就可以工作了。具体的集群网络实现必须满足上述要求，原生的Docker网络目前还不能很好地满足这些要求。
实际上，这些对网络模型的要求并没有降低整个网络系统的复杂度。如果你的程序原来在VM上运行，而那些VM拥有独立IP，并且它们之间可以直接透明地通信，那么Kubernetes的网络模型就和VM使用的网络模型一样。所以，使用这种模型可以很容易地将已有的应用程序从VM或者物理机迁移到容器上。
当然，谷歌设计Kubernetes的一个主要运行基础就是其公有云GCE，GCE默认支持这些网络要求。另外，常见的其他公有云服务商如亚马逊AWS、微软Azure等公有云环境也支持这些网络要求。
由于部署私有云的场景非常普遍，所以在私有云中运行Kubernetes+Docker集群前，需要自己搭建符合Kubernetes要求的网络环境。有很多开源组件可以帮助我们打通跨主机容器之间的网络，实现满足Kubernetes要求的网络模型。当然，每种方案都有适合的场景，用户应根据自己的实际需要进行选择。在后续章节中会对常见的开源方案进行介绍。
Kubernetes的网络依赖于Docker，Docker的网络又离不开Linux操作系统内核特性的支持，所以我们有必要先深入了解Docker背后的网络原理和基础知识。接下来一起深入学习必要的Linux网络知识。