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计算机网络 | 网关是如何实现通信的

在网络的使用过程中,“网关”是一个非常常见的术语,那么网关到底是什么?网关起到什么作用?

  1. 什么是网关?

    网关(Gateway)是指连接两个或多个网络的设备,它可以是硬件设备,也可以是软件,使用不同的协议进行通信,将来自一个网络的数据格式转换为另一个网络的数据格式。

​ 网关可以作为网络的入口将来自互联网的网络通信转化为局域网内部的通信

  1. 常用的网关

  2. 网关的作用

    • 协议翻译

      网关能够在不同的网络协议之间进行翻译,实现在不同网络之间的通信,使得不同的网络之间可以顺畅地进行数据传输。

    • 路由转发

      网关能够根据路由表的信息对传输的数据包进行路由选择,以保证数据包能够在网络中流动,从而实现网络各个节点之间的互联互通。

    • 安全控制

      网关可以对网络中的数据包进行过滤代理加密,增强网络的安全性,保护网络中的重要数据不受到非法访问、攻击或破坏。

    • 流量控制

      网关可以限制网络数据传输的速率,避免网络拥塞或流量过载,提高网络传输的效 。

    • 功能扩展

      网关可以通过软件或硬件的升级来扩展其功能,例如访问控制、负载均衡、防火墙、 VPN等功能,提高网络的可用性和可靠性。

  3. 网关是如何通信的?

    假设你家中的网络如下: 192.168.1.2是一台计算机,使用内部IP地址,希望访问互联网上的www.baidu.com。 家庭路由器(192.168.1.1)是家庭网络的网关,与互联网相连。 当计算机192.168.1.2发出向 www.baidu.com的请求时,通信的过程如下:

    • 计算机192.168.1.2向家庭路由器 (192.168.1.1)发送数据包,数据包包含源地址 (192.168.1.2 和目标地址 (www.baidu.com),但是家庭路由器无法直接路由到www.baidu.com。
    • 家庭路由器收到数据包后会检查包头信息,并判断数据包是否有效。如果有效,家庭路由器会根据路由表判断应该将数据包发送到哪个网关去寻找 www.baidu.com。
    • 家庭路由器将数据包发送到互联网服务提供商 (ISP)的网关(例如203.208.48.96)。
    • ISP的网关将数据包再次检查,并根据路由表将数据包转发到下一跳,直到能够到达 www.baidu.com所在的服务器。
    • 数据包到达www.baidu.com所在的服务器后,服务器返回网页数据包,通过ISP的网关、 家庭路由器和计算机192.168.1.2之间的相同路径,返回给发起请求的计算机。
    • 返回的数据包也是经过类似的过程返回给计算机192.168.1.2的。 在这个过程中,网关的主要作用是实现地址转换路由选择将内部的IP地址转换成公网IP地址将数据包转发到适当的目标地址。但是请注意,在实际的通信过程中,数据包的传输可能因为路由选择、网络拥塞等多种原因而产生延迟、丢包等问题。
  4. 常见家庭网络

    ![home network](./网关是如何实现通信的/home network.png)

网关连接了外部网络(internet)与内部网络(家庭LAN)。