本文最后更新于:2024年5月24日 下午

网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器,在传输层上以实现网络互连,本文记录相关内容。

概念

网关(Gateway)本质上不是一个产品而是一个网络层的概念,网关(Gateway)就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。 计算机本身不具备路由寻址能力,所以计算机要把所有的 IP 包发送到一个默认的中转地址上面进行转发,也就是默认网关。这个网关可以在路由器上,可以在三层交换机上,可以在防火墙上,可以在服务器上,所以和物理的设备无关。

现实生活中,很多人也会把具有网关功能的设备称作是网关,比如路由器,这里要理解清楚。

网关

网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互连,是最复杂的网络互连设备,仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似,不同的是互连层。

网关既可以用于广域网互连,也可以用于局域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两种系统之间,网关是一个翻译器。

与网桥只是简单地传达信息不同,网关对收到的信息要重新打包,以适应目的系统的需求。同时,网关也可以提供过滤和安全功能。大多数网关运行在OSI 7层协议的顶层–应用层。

大家都知道,从一个房间走到另一个房间,必然要经过一扇门。同样,从一个网络向另一个网络发送信息,也必须经过一道“关口”,这道关口就是网关。顾名思义,网关(Gateway)就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。

在OSI中,网关有两种:一种是面向连接的网关,一种是无连接的网关。当两个子网之间有一定距离时,往往将一个网关分成两半,中间用一条链路连接起来,我们称之为半网关。

TCP/IP 网关

按照不同的分类标准,网关也有很多种。TCP/IP协议里的网关是最常用的,在这里我们通常所讲的“网关”均指TCP/IP协议下的网关。

那么网关到底是什么呢?网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。比如有网络A和网络B,网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”,子网掩码为255.255.255.0;网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”,子网掩码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下,两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的,即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上,TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信,则必须通过网关。

如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中,就把数据包转发给它自己的网关,再由网关转发给网络B的网关,网络B的网关再转发给网络B的某个主机。网络B向网络A转发数据包的过程。

所以说,只有设置好网关的IP地址,TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。那么这个IP地址是哪台机器的IP地址呢?网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址,具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器(实质上相当于一台路由器)、代理服务器(也相当于一台路由器)。

默认网关

如果搞清了什么是网关,默认网关也就好理解了。就好像一个房间可以有多扇门一样,一台主机可以有多个网关。默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关,就把数据包发给默认指定的网关,由这个网关来处理数据包。现在主机使用的网关,一般指的是默认网关。

为什么默认网关最后一位总是 1?

网关的 IP 必须要和局域网在同一网段,比如一个局域网网段为 192.168.2.0/24,那么网关可以是 192.168.2.1-192.168.2.254 之间任意一位,其中 192.168.2.255 是广播地址,所以不能选择。

但是,在选择默认网关的时候,一般选择 192.168.2.1 或者是 192.168.2.254,因为这样比较好认,如果选择中间区域,在划分 IP 的时候,很容易冲突,选择两端的 IP 作为默认网关是最合适的,也是约定俗成的。

至于为什么我见得默认网关最后一位总是 1,可能就是因为习惯吧,或者说比 254 更常见。

网关的分类

  1. 传输网关

    传输网关用于在2个网络间建立传输连接。利用传输网关,不同网络上的主机间可以建立起跨越多个网络的、级联的、点对点的传输连接。例如通常使用的路由器就是传输网关,“网关”的作用体现在连接两个不同的网段,或者是两个不同的路由协议之间的连接,如RIP,EIGRP,OSPF,BGP等。

  2. 应用网关。

    应用网关是在应用层上进行协议转换、使用不同数据格式间翻译数据的系统。典型的应用网关接收一种格式的输入,将之翻译, 然后以新的格式发送。输入和输出接口可以是分立的也可以使用同一网络连接。

    也可以用于将局域网客户机与外部数据源相连,这种网关为本地主机提供了与远程交互式应用的连接。将应用的逻辑和执行代码置于局域网中客户端避免了低带宽、高延迟的广域网的缺点,这就使得客户端的响应时间更短。应用网关将请求发送给相应的计算机,获取数据,如果需要就把数据格式转换成客户机所要求的格式。

    例如,一个主机执行的是ISO电子邮件标准,另一个主机执行的是Internet 电子邮件标准,如果这两个主机需要交换电子邮件,那么必须经过一个电子邮件网关进行协议转换,这个电子邮件网关是一个应用网关。再例如,在和 Novell NetWare 网络交互操作的上下文中,网关在 Windows 网络中使用的服务器信息块 (SMB) 协议以及 NetWare 网络使用的 NetWare 核心协议 (NCP) 之间起着桥梁的作用。NCP是工作在OSI第七层的协议,用以控制客户站和服务器间的交互作用,主要完成不同方式下文件的打开、关闭、读取功能。

  3. 信令网关SG

    主要完成7号信令网与IP网之间信令消息的中继,在3G初期,对于完成接入侧到核心网交换之间的消息的转接(3G之间的RANAP消息,3G与2G之间的BSSAP消息),另外还能完成2G的MSC/GMSC与软交换机之间ISUP消息的转接。

  4. 中继网关

    又叫IP网关,同时满足电信运营商和企业需求的VoIP设备。中继网关(IP网关)由基于中继板和媒体网关板建构,单板最多可以提供128路媒体转换,两个以太网口,机框采用业界领先的CPCI标准,扩容方便具有高稳定性、高可靠性、高密度、容量大等特点.

  5. 接入网关

    是基于IP的语音/传真业务的媒体接入网关,提供高效、高质量的话音服务,为运营商、企业、小区、住宅用户等提供VoIP解决方案。

  6. 协议网关

    协议网关通常在使用不同协议的网络区域间做协议转换。这一转换过程可以发生在OSI参考模型的第2层、第3层或2、3层之间。但是有两种协议网关不提供转换的功能:安全网关和管道。由于两个互连的网络区域的逻辑差异, 安全网关是两个技术上相似的网络区域间的必要中介。如私有广域网和公有的因特网。

  7. 安全网关

    安全网关是各种技术有趣的融合,具有重要且独特的保护作用,其范围从协议级过滤到十分复杂的应用级过滤。

  8. 物联网智能网关

    以机智云GL600(4G-Lora网关)、GM600(5G网关)为例,是指具有低延时、高稳定可靠性、能支持大量数据终端接入(最高65535)、适配AI算法、边缘计算、支持可视化动态管理、数据可视化呈现的物联网网关,能满足物联网各行业对实时业务、应用智能、安全与隐私保护等需求的智能网关。广泛适应于智能家居、智能交通、智慧农业、工业物联网、冷链追踪等IoT行业。

网关与路由器的区别

网关是网络中的一个概念,指的是一个“网络”中的出口,是一个逻辑概念,并不是具体某种设备。

路由器是一种设备

路由器可以实现网关的功能,但是路由器功能不仅仅是实现网关

网关可以由路由器实现,但是也不仅仅是由路由器实现,其他设备也可以实现网关功能

参考资料



文章链接:
https://www.zywvvd.com/notes/environment/network/gateway/gateway/


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网关
https://www.zywvvd.com/notes/environment/network/gateway/gateway/
作者
Yiwei Zhang
发布于
2024年5月24日
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