Шлюзы - это что? Типы шлюзов, принцип действия

«Общение» компьютеров между собой включает много устройств, и одно из них – шлюз. Это что такое? Какие существуют типы? Каков их принцип действия?

Что такое шлюз

Такое название имеет аппаратный маршрутизатор, а также программное обеспечение, что используется, чтобы соединять компьютерные сети. Обязательным условием является возможность использования протоколов разного типа (например, локального или глобального). Для распознавания используется маска шлюза. Это своеобразный идентификатор в мировой сети. Считается, что шлюз установленный, если происходит передача полезных с точки зрения пользователя данных.

Что он собой представляет

Шлюз проводит конвертацию протоколов одного типа в другой. Хорошим примером является случай, когда соединяется локальный компьютер и мировая сеть. Тогда используется сетевой шлюз. Чтобы представить аппаратный пример, предлагаю поглядеть на кое-что другое. Роутер (маршрутизатор), весьма популярное и используемое устройство – это тот же аппаратный сетевой шлюз. Они могут работать со всеми популярными операционными системами. Основное, выполняемое сетевым шлюзом задание – конвертирование протоколов между разными сетями. Он может принимать, обрабатывать и отправлять пакеты. Причем передача данных может совершаться как на одном протоколе, так и на нескольких.

Шлюзы – это такие субъекты технических систем, что могут быть реализованы в виде аппаратного или программного решения, или соединены вместе (что встречается чаще всего). Но обычно под ними подразумевают приложения, установленные на роутер и/или компьютер. Шлюзы – это устройства, которые должны понимать все протоколы с передаваемыми данными. Они должны уметь шифровать и декодировать всю получаемую и отправляемую информацию. Говоря про недостатки шлюзов, следует отметить, что обычно они работают значительно медленней, чем обычные роутеры, коммутаторы и сетевые мосты. Они могут выступать узлом или конечной точкой интернета. Говоря про последние, необходимо различать хосты и шлюзы. Это очень важно. Так, первые предоставляют пользователям компьютеров веб-страницы, а вторые – соединяют разные сети. К последним относится сервер, что контролирует трафик при обмене данными между компьютерами компании и интернетом. При больших объемах шлюз обычно интегрирован с межсетевым экраном и точкой прокси. Для управления распределением и конвертацией пакетов он и объединяется с роутером. Если говорить о программном обеспечении, то оно может быть установлено как на сервер, так и на компьютер.

Функции шлюза

Он устанавливает маршруты передачи пакетов данных по различным неоднородным сетевым интерфейсам. Также он может проводить локализацию всего обрабатываемого трафика. Может быть шлюз подсети, или канала передачи данных. Также есть ещё специфическая функция, которая пока не получила широкого распространения. Сейчас разговор про голосовой шлюз. Он необходим, чтобы передавать звуковой трафик. Голосовой шлюз используется в телефонах.

Принцип работы

Как же всё происходит? Шлюзы - это устройства, что могут работать на всех популярных операционных системах. Просмотрим путь данных он момента, когда пользователь нажал на кнопку «Отправить». Сначала проводится объяснение с помощью машинных языков, что от компьютера требует. Потом вся информация кодируется двоичным кодом. Она разбивается на пакеты данных. Каждый из них содержит информацию, частью чего он является и куда ему надо. Проводится шифрование. Затем проводится определение маршрута, и пакеты данных отправляются к получателю. Когда они приходят в место назначения, тогда происходят вышеописанные процессы в обратном порядке, за тем исключением, что проводится дешифрование. То есть данное устройство работает как шлюз-роутер. А теперь давайте рассмотрим, какие существуют типы шлюзов.

Шлюз по умолчанию

В протоколах так называется адрес, куда отправляется весь трафик, для которого невозможно проложить маршрут. За это свойство его также называют шлюзом последней надежды. Чтобы определить, куда необходимо передавать данные, используется специальная таблица маршрутизации. Если определить конечную цель не предоставляется возможным, то они передаются именно на него. Применение шлюзов последней надежды нашел в сетях, где хорошо выражены центральные маршрутизаторы, в их клиентских сегментах, а также просто небольших по размеру. В таблице он задан такой записью: «сеть 0.0.0.0 с маской 0.0.0.0». Настройка шлюза этого – дело не сложное (обычно он конфигурируется при установке драйверов).

Шлюз вызова

Забегая наперёд, сообщу, что он не используется в IDT. Характерной особенностью данного шлюза является то, что у него есть поле WC. Поэтому является возможной передача сразу 2⁵=32 слов процедуре, что вызывается через стек.

Шлюз задачи

Важным его преимуществом является универсальность – он может работать во всех трёх дескрипторных таблицах. Но здесь не используются поля смещения, поэтому они могут принимать любое значение. Также в качестве сегмента здесь нашел применение TSS. Настройка шлюза, несмотря на его универсальность, - не самое легкое дело.

Шлюз прерывания

Применяется исключительно в IDT. Он может сбрасывать флаг прерывания IF при вхождении в процедуру обработки. Поскольку предыдущее значение регистра всегда сохраняется в стеке, то когда происходит выход из выполняемой задачи, он принимает исходное положение. Важным преимуществом является то, что данный шлюз может обрабатывать часть прерываний, которые происходят в режиме CLI.

Шлюз ловушки

Он тоже применяется исключительно в IDT. Одновременно ему присвоено звание самого простого шлюза. Так, когда поступают прерывания, то он переходит на процедуру обработки. Если надо, то может даже производиться переключение стека. Давайте детально рассмотрим один из представленных в статье образцов.

Дополнительные возможности использования шлюзов по умолчанию

В целом, что они собой представляют, и какую роль играют в передаче данных? Выше была обрисована только одна возможность, но и она не даёт полноценного представления, что и как. Так, шлюз за умолчание позволяет упрощать координацию трафика. Каким образом? Для этого он пересылает все получаемые данные на центральные маршрутизаторы, которые могут видеть более «объемную» картину, и соответственно – у них большие шансы найти получателя. Также необходимо учитывать, из чего составлена таблица маршрутизации рабочей станции. Так, в ней есть петли, локальный сетевой сегмент и собственно шлюз по умолчанию. Роль последнего – получать весь трафик, с которым не разобрались два первых получателя. Когда несколько приборов или единиц техники подключено к одному маршрутизатору, то использование шлюза по умолчанию – это единственная доступная форма указания адресов для данных. При использовании нескольких соединений эта форма обмена данными теряет своё значение. В таком случае проводить настройку шлюза за умолчанием необязательно.

Почему у него такое название

Как так вышло? Следует заметить, что применение разнится в зависимости от сферы, хотя разницы в функционале никакой нет. Термин «шлюз за умолчанием» применяют на рабочих станциях. Его использование в данных случаях является штатным режимом работы данной единицы техники. Термин «шлюз последней надежды» применяют относительно маршрутизаторов, где возникновение такой ситуации считается не нормальным, поскольку это устройство всегда должно знать, куда необходимо доставить пакеты информации.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что тема шлюзов является чрезвычайно ёмкой. Если взяться описывать детально, что и как по отношению к ним, то даже самый малый текст превысит по своим размерам данную статью. Но такой подробный уровень изложения всё же не нужен простым пользователям и даже тем, кто их настраивает. Понадобиться данная информация может, только если человек сам желает разрабатывать подобное устройство, но тут уже материала необходимо написать на целую книгу.