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2011年(24)

分类: 系统运维

2011-07-24 16:17:24

顾名思义,网关(Gateway)就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。

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B向网络A转发数据包的过程也是如此。

 

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)。


什么是默认网关


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。

要解释路由器的概念,首先得知道什么是路由。所谓“路由”,是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作,而路由器,正是执行这种行为动作的机器,它的英文名称为Router,是一种连接多个网络或网段的网络设备,它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”,以使它们能够相互 “读懂”对方的数据,从而构成一个更大的网络。

简单的讲,路由器主要有以下几种功能: 
第一,网络互连,路由器支持各种局域网和广域网接口,主要用于互连局域网和广域网,实现不同网络互相通信; 
第二,数据处理,提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能; 
第三,网络管理,路由器提供包括配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。 
为了完成“路由”的工作,在路由器中保存着各种传输路径的相关数据--路由表(Routing Table),供路由选择时使用。路由表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路由表可以是由系统管理员固定设置好的,也可以由系统动态修改,可以由路由器自动调整,也可以由主机控制。在路由器中涉及到两个有关地址的名字概念,那就是:静态路由表和动态路由表。由系统管理员事先设置好固定的路由表称之为静态(static)路由表,一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的,它不会随未来网络结构的改变而改变。动态(Dynamic)路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。路由器根据路由选择协议(Routing Protocol)提供的功能,自动学习和记忆网络运行情况,在需要时自动计算数据传输的最佳路径。 
为了简单地说明路由器的工作原理,现在我们假设有这样一个简单的网络。如图所示,A、B、C、D四个网络通过路由器连接在一起。


现在我们来看一下在如图所示网络环境下路由器又是如何发挥其路由、数据转发作用的。现假设网络A中一个用户A1要向C网络中的C3用户发送一个请求信号时,信号传递的步骤如下: 
第1步:用户A1将目的用户C3的地址C3,连同数据信息以数据帧的形式通过集线器或交换机以广播的形式发送给同一网络中的所有节点,当路由器A5端口侦听到这个地址后,分析得知所发目的节点不是本网段的,需要路由转发,就把数据帧接收下来。 
第2步:路由器A5端口接收到用户A1的数据帧后,先从报头中取出目的用户C3的IP地址,并根据路由表计算出发往用户C3的最佳路径。因为从分析得知到 C3的网络ID号与路由器的C5网络ID号相同,所以由路由器的A5端口直接发向路由器的C5端口应是信号传递的最佳途经。 
第3步:路由器的C5端口再次取出目的用户C3的IP地址,找出C3的IP地址中的主机ID号,如果在网络中有交换机则可先发给交换机,由交换机根据 MAC地址表找出具体的网络节点位置;如果没有交换机设备则根据其IP地址中的主机ID直接把数据帧发送给用户C3,这样一个完整的数据通信转发过程也完成了。 
从上面可以看出,不管网络有多么复杂,路由器其实所作的工作就是这么几步,所以整个路由器的工作原理基本都差不多。当然在实际的网络中还远比上图所示的要复杂许多,实际的步骤也不会像上述那么简单,但总的过程是这样的。

目前,生产路由器的厂商,国外主要有CISCO(思科)公司、北电网络等,国内厂商包括华为等。

 

网关是逻辑概念,路由器是物理设备,路由器可以作为网关来使用

路由器是一个设备,而网关是一个结点(概念层)。应该说:路由器可以实现网关的功能。另外,网关的功能还可以由局域网中一台双网卡的机器(其中一块网卡接入广域网)来实现。


一个IP地址可以包括:一个网络ID号,用来标识网络;一个子网络ID号,用来标识网络上的一个子网;另外,还有一个主机ID号,用来标识子网络上的一台计算机。这样,通过这个分配给某台计算机的IP地址,就可以很快地找到相应的计算机。
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