网关与路由器

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。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。



    路由器为何被称为网关
    要想把个人电脑接入互联网，IP设置必不可少，而在IP设置中必然产生的项目包括“默认网关”一项。设置在此项目的是路由器IP地址。

    网关这种说法本身，早在计算机网络技术刚刚开始发展的上世纪70年代就已经开始使用了。当时每家计算机厂商用于交换数据的通信程序（协议）和数据描述格式各不相同。因此就把用于相互转换这些协议和格式的计算机称为网关。

    那么，路由器为什么被称为网关呢？其原因就在于互联网发展的历史。

    初期的互联网中，在网络之间通过设置专用计算机来传输IP分组信息。也就是说，今天的路由器所起的路由功能是由专用计算机所承担的。而当时就把这种计算机称为网关。此后随着时间的流失，路由功能逐渐由专用设备即路由器而不是计算机来处理。不过尽管如此，如今仍把路由器称为网关。

    网关的英语原意是“连接两个区域的出入口”。路由器则是用于连接不同网络的设备。比如，如果在LAN和WAN之间的出入口设置路由器，那么就能够把互联网和ADSL两者连接起来。也许这样来理解，就能够理解为什么把路由器称为网关了。

    如此分析就会明白网关这种说法并不仅仅指路由器。比如，“VoIP网关”是指通过相互转换声音信号和IP分组信息来连接电话网和IP网络的设备。另外，“应用网关型防火墙”是指通过解释应用协议来相互连接内部网和互联网的设备。也就是说，目前把连接不同网络的设备统称为网关。



   网关按功能大致分三类：

　　1）协议网关：顾名思义，此类网关的主要功能是在不同协议的网络之间的协议转换。网络发展至今，通用的已经有好几种如：802.3（Ethernet）、IrDa（Infrared Data Association，红外线数据联盟）、WAN（Wide Area Networks，广域网）和802.5（令牌环）、X2.5，802.11a、802.11b、802.11g、WPA等，不同的网络，具有不同的数据封装格式，不同的数据分组大小，不同的传输率。然而，这些网络之间相互进行数据共享、交流却是必不可免的。为消除不同网络之间的差异，使得数据能顺利进行交流，我们需要一个专门的翻译人员，也就是协议网关。靠他使的一个网络能理解其他的网络，也是靠他来使得不同的网络连接起来成为一个巨大的因特网。
　　2）应用网关：主要是针对一些专门的应用而设置的一些网关，其主要做用将某个服务的一种数据格式转化为该服务的另外一种数据格式，从而实现数据交流。这种网关常做为某个特定服务的服务器，但是又兼具网关的功能。最常见的此类服务器就是邮件服务器了。我们知道电子邮件有好几种格式，如POP3、SMTP、FAX、X.400、MHS等，如果SMTP邮件服务器提供了POP3、SMTP、FAX、X.400等邮件的网关接口，那么我们就可以毫无顾忌地通过SMTP邮件服务器向其他服务器发送邮件了。
　　3）安全网关：最常用的安全网关就是包过滤器，实际上就是对数据包的原地址，目的地址和端口号，网络协议进行授权。通过对这些信息的过滤处理，让有许可权的数据包传输通过网关，而对那些没有许可权的数据包进行拦截甚至丢弃。这跟软件防火墙有一定意义上的雷同之处，但是与软件防火墙相比较安全网关数据处理量大， 处理速度快，可以很好地对整个本地网络进行保护而不对整个网络造成瓶颈。
　　除此之外，最近微软从网关的日常功能出发，也提出了他自己的分类方案：数据网关（主要用于进行数据吞吐的简单路由器，为网络协议提供传递支持）、多媒体网关（除了数据网关具有的特性外，还提供针对音频和视频内容传输的特性）、集体控制网关（实现网络上的家庭控制和安全服务管理）。

    路由器Router：路由器可以连接不同类型的局域网(LAN)，比如连接Ethernet和Token Ring，所以路由器可以涉及到第三层网络层(Network Layer)，路由器还可以寻找最佳的途径来传送数据和信息。

    路由器（Router）是一种负责寻径的网络设备，它在互连网络中从多条路径中寻找通讯量最少的一条网络路径提供给用户通信。路由器用于连接多个逻辑上分开的网络。对用户提供最佳的通信路径，路由器利用路由表为数据传输选择路径，路由表包含网络地址以及各地址之间距离的清单，路由器利用路由表查找数据包从当前位置到目的地址的正确路径。路由器使用最少时间算法或最优路径算法来调整信息传递的路径，如果某一网络路径发生故障或堵塞，路由器可选择另一条路径，以保证信息的正常传输。路由器可进行数据格式的转换，成为不同协议之间网络互连的必要设备。
    路由器使用寻径协议来获得网络信息，采用基于“寻径矩阵”的寻径算法和准则来选择最优路径。按照OSI参考模型，路由器是一个网络层系统。路由器分为单协议路由器和多协议路由器。

     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。



    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。

    网关可以做路由器所做的事，并且网关可以在所有7个层里转换协议，路由器只能到最下面的3层。