最优选择：深度解析网关（Gateway）的作用和原理

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，网关就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。网关主要用于连接网络层之上执行不同协议的子网，组成异构的互联网，如图5-15所示。

图5-15　网管连接网络图

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联，是最复杂的网络互联设备，仅用于两个高层协议不同的网络互联。网关的结构也和路由器类似，不同的是互联层。网关既可以用于广域网互联，也可以用于局域网互联。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协议的顶层——应用层。

网关可以设在服务器、微机或大型机上。由于网关具有强大的功能并且大多数时候都和应用有关，与路由器相比其价格要贵一些。另外，由于网关的传输更复杂，它们传输数据的速度要比网桥或路由器低一些。正是由于网关较慢，因而有造成网络堵塞的可能。然而，在某些场合，有些工作只有网关能胜任。

按照不同的分类标准，网关也有很多种。按网关的用途，可分为以下几种：

（1）传输网关。传输网关用于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。应用网关在应用层上进行协议转换。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。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。

现在的网关产品分类越来越细了，有信令网关，中继网关，还有接入网关。

（3）信令网关。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。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。(www.xing528.com)

（5）接入网关。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、住宅等用户提供VoIP解决方案。

图5-16　网关通信图

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，如图5-16所示，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。

因此，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1台路由器）、代理服务器（也相当于1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。因此网关也被称为IP路由器。

现有的互联网是以TCP/IP协议为基础的分组交换网络，随着网络应用的日益广泛，它已远远不能满足实时各类数据传输的要求，因此，解决跨网关传输的问题由此提上了日程。跨网关是指网络数据通过层层网关，受制于网关节点速度，网络速度大大降低。跨网关技术基于底层网络协议，用于突破网关瓶颈，实现客户点对点交流。

现行的IPV4的IP地址是32位的，根据头几位再划分为A、B、C三类地址；但由于Internet的迅猛发展，IP资源日渐枯竭，可供分配的IP地越来越少，跟一日千里的Internet发展严重冲突，在IPV6还远未能全面升级的情况下，唯有以代理服务器的方式，实行内部网地址跟公网地址进行转化而实现接入Internet。

中介作用的代理服务器就是一个网关，也就是这个网关带给现阶段的多媒体通信系统很多烦恼。在IP资源紧张的情况下，只能以网关甚至多层网关的方式接入宽带网，因为多媒体通信系统的协议如H.323等要进行业务的双方必须有一方有公网的IP地址，但是现在的宽带中一般用户难以达到这个要求。Microsoft的NetMeeting等多媒体通信系统就是处于这种尴尬的位置。跨网关成为一个亟待解决的难题。