网关（Gateway）详解

Posted 2023-01-20 微风--轻许--

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        网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，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。使用在不同的通信协议、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。同层--应用层。

比如，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”。也就是网络关卡。

【说明：由于历史的原因，许多有关TCP/IP的文献曾经把网络层使用的路由器称为网关，在今天很多局域网采用都是路由来接入网络，因此通常指的网关就是路由器的IP！】

 

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。 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（如附图所示）。网络A向网络B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）。 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。网关也被称为 IP路由器。

 

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举例说明:

假设你的名字叫小不点(很小)，你住在一个大院子里，你的邻居有很多小伙伴，父母是你的网关。当你想跟院子里的某个小伙伴玩，只要你在院子里大喊一声他的名字，他听到了就会回应你，并且跑出来跟你玩。

但是你 家长不允许你走出大门，你想与外界发生的一切联系，都必须由父母（网关）用电话帮助你联系。假如你想找你的同学小明聊天，小明家住在很远的另外一个院子里，他家里也有父母（小明的网关）。但是你不知道小明家的电话号码，不过你的 班主任老师有一份你们班全体同学的名单和电话号码对照表，你的老师就是你的 DNS服务器。于是你在家里和父母有了下面的对话： 小不点：妈妈(或爸爸),我想找班主任查一下小明的电话号码行吗？家长：好，你等着。（接着你家长给你的班主任挂了一个电话，问清楚了小明的电话）问到了，他家的号码是211.99.99.99 小不点：太好了！妈(或爸),我想找小明，你再帮我联系一下小明吧。 家长：没问题。（接着家长向电话局发出了请求接通小明家电话的请求，最后一关当然是被转接到了小明家家长那里，然后他家长把电话给转到小明）. 就这样你和小明取得了联系。 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。 默认网关。 默认网关一般填写192.168.x.1

 

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RIP协议的全称，是路由信息协议，它是一种内部网关协议（IGP），用于一个自治系统（AS）内的路由信息的传递。RIP协议，是基于距离矢量算法的，它使用“跳数”，即METRIC来衡量到达目标地址的路由距离。RIP协议中规定，一条有效的路由信息的度量（METRIC）不能超过15，这就使得该协议不能应用于很大型的网络，应该说，正是由于设计者考虑到该协议只适合于小型网络，所以才进行了这一限制。对于METRIC为16的目标网络来说，即认为其不可到达。

综上：

网关是你所在网络的出口地址、网关是连接两个不同网络的设备。

 

 

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要解答这些问题,先看一个日常生活中的例子.如图2所示,住在北大街的住户要能互相找到对方,必须各自都要有个门牌号,这个门牌号就是各家的地址,门牌号的表示方法为:北大街+XX号.假如1号住户要找6号住户,过程是这样的,1号在大街上喊了一声:"谁是6号,请回答.",这时北大街的住户都听到了,但只有6号作了回答,这个喊的过程叫"广播",北大街的所有用户就是他的广播范围,假如北大街共有20个用户,那广播地址就是:北大街 21号.也就是说,北大街的任何一个用户喊一声能让"广播地址-1"个用户听到.即21-1=20，在此就是20个用户可以听到。

 

从这个例中可以抽出下面几个词:

街道地址:北大街,如果给该大街一个地址则用第一个住户的地址-1,此例为:北大街0号
住户的号:如1号,2号等.
住户的地址:街道地址+XX号,如北大街 1号,北大街 2号等
广播地址:最后一个住户的地址+1,此例为:北大街21号
Internet网络中,每个上网的计算机都有一个像上述例子的地址,这个地址就是IP地址,是分配给网络设备的门牌号,为了网络中的计算机能够互相访问,IP地址= 网络地址 + 主机地址 ,图1中的IP地址是192.168.100.1,这个地址中包含了很多含义.如下所示:
网络地址(相当于街道地址): 192.168.100.0
主机地址 (相当于各户的门号): 0.0.0.1
IP地址(相当于住户地址): 网络地址+主机地址=192.168.100.1
广播地址: 192.168.100.255

 

 

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DNS是指：域名服务器(Domain Name Server)。在Internet上域名与IP地址之间是一一对应的，域名虽然便于人们记忆，但机器之间只能互相认识IP地址，它们之间的转换工作称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，DNS就是进行域名解析的服务器