Шлюзи - це що? Типи шлюзів, принцип дії

«Спілкування» комп'ютерів між собою включає багато пристроїв, і одне з них – шлюз. Це що таке? Які існують типи? Який принцип їх дії?

Що таке шлюз

Таку назву має апаратний маршрутизатор, а також програмне забезпечення, що використовується, щоб з'єднувати комп'ютерні мережі. Обов'язковою умовою є можливість використання протоколів різного типу (наприклад, локального або глобального). Для розпізнавання використовується маска шлюзу. Це своєрідний ідентифікатор у світовій мережі. Вважається, що встановлений шлюз, якщо відбувається передача корисних з точки зору користувача даних.

Що він собою являє

Шлюз проводить конвертацію протоколів одного типу в інший. Хорошим прикладом є випадок, коли з'єднується локальний комп'ютер і світова мережа. Тоді використовується мережевий шлюз. Щоб уявити апаратний приклад, пропоную подивитися на щось інше. Роутер (маршрутизатор), вельми популярний і пристрій – це той же апаратний мережевий шлюз. Вони можуть працювати з усіма популярними операційними системами. Основне, що виконується мережевим шлюзом завдання – конвертування протоколів між різними мережами. Він може приймати, обробляти і відправляти пакети. Причому передача даних може здійснюватися як на одному протоколі, так і на кількох. Шлюзи – це такі суб'єкти технічних систем, що можуть бути реалізовані у вигляді апаратного або програмного рішення, або з'єднані разом (що зустрічається найчастіше). Але зазвичай під ними розуміють програми, встановлені на роутер і/або комп'ютер. Шлюзи – це пристрої, які повинні розуміти всі протоколи з переданими даними. Вони повинні вміти зашифрувати і розшифрувати всю отримувану і відправляється інформацію. Говорячи про недоліки шлюзів, слід зазначити, що зазвичай вони працюють значно повільніше, ніж звичайні роутери, мережеві комутатори та мости. Вони можуть виступати вузлом або кінцевою точкою інтернету. Говорячи про останні, необхідно розрізняти хости та шлюзи. Це дуже важливо. Так, перші надають користувачам комп'ютерів веб-сторінки, а другі з'єднують різні мережі. До останніх відноситься сервер, що контролює трафік при обміні даними між комп'ютерами компанії та інтернетом. При великих обсягах шлюз зазвичай інтегрований з міжмережевим екраном і точкою проксі. Для управління розподілом і конвертацією пакетів він і об'єднується з роутером. Якщо говорити про програмне забезпечення, то воно може бути встановлена як на сервер, так і на комп'ютер.

Функції шлюзу

Він встановлює маршрути передачі пакетів даних по різних неоднорідним мережевим інтерфейсам. Також він може проводити локалізацію всього оброблюваного трафіку. Може бути шлюз підмережі, або каналу передачі даних. Також є ще специфічна функція, яка поки не отримала широкого розповсюдження. Зараз розмова про голосовий шлюз. Він необхідний, щоб передавати звуковий трафік. Голосовий шлюз використовується в телефонах.

Принцип роботи

Як же все відбувається? Шлюзи - це пристрої, що можуть працювати на всіх популярних операційних системах. Переглянемо шлях даних він моменту, коли користувач натиснув на кнопку «Відправити». Спочатку проводиться пояснення з допомогою машинних мов, що від комп'ютера вимагає. Потім вся інформація кодується двійковим кодом. Вона розбивається на пакети даних. Кожен з них містить інформацію, частиною чого він є і куди йому треба. Проводиться шифрування. Потім проводиться визначення маршруту, і пакети даних відправляються до одержувача. Коли вони приходять у місце призначення, тоді відбуваються вищеописані процеси в зворотному порядку, за тим винятком, що проводиться дешифрування. Тобто даний пристрій працює як шлюз-роутер. А тепер давайте розглянемо, які існують типи шлюзів.

Шлюз за замовчуванням

У протоколах так називається адресу, куди відправляється весь трафік, для якого неможливо прокласти маршрут. За це властивість його також називають шлюзом останньої надії. Щоб визначити, куди необхідно передавати дані, використовується спеціальна таблиця маршрутизації. Якщо визначити кінцеву мету не надається можливим, то вони передаються саме на нього. Використання шлюзів останньої надії знайшов в мережах, де добре виражені центральні маршрутизатори, їх клієнтських сегментах, а також просто невеликих за розміром. У таблиці він заданий таким записом: «мережа 000.0 з маскою 000.0». Налаштування шлюзу цього – справа не складна (зазвичай він конфігурується при установці драйверів).

Шлюз виклику

Забігаючи наперед, повідомлю, що він не використовується у ІDT. Характерною особливістю даного шлюзу є те, що у нього є поле WC. Тому є можливою передача відразу 2 5 =32 слів процедурою, що викликається через стек.

Шлюз задачі

Важливою його перевагою є універсальність – він може працювати у всіх трьох дескрипторных таблицях. Але тут не використовуються поля зсуву, тому вони можуть приймати будь-яке значення. Також в якості сегмента тут знайшов застосування TSS. Налаштування шлюзу, незважаючи на його універсальність, - не найлегша справа.

Шлюз переривання

Застосовується виключно в ІDT. Він може скидати прапор переривання IF при входженні в процедуру обробки. Оскільки попереднє значення регістра завжди зберігається в стеку, то коли відбувається вихід з виконуваної задачі, він приймає вихідне положення. Важливою перевагою є те, що даний шлюз може обробляти частина переривань, які відбуваються в режимі CLI.

Шлюз пастки

Він теж застосовується виключно в ІDT. Одночасно йому присвоєно звання самого простого шлюзу. Так, коли надходять переривання, то він переходить на процедуру обробки. Якщо треба, то може навіть проводитися перемикання стека. Давайте детально розглянемо один з представлених у статті зразків.

Додаткові можливості використання шлюзів за замовчуванням

В цілому, що вони собою представляють, і яку роль відіграють у передачі даних? Вище була змальована лише одна можливість, але і вона не дає повноцінного уявлення, що і як. Так, шлюз за замовчуванням дозволяє спрощувати координацію трафіку. Яким чином? Для цього він надсилає всі отримані дані на центральні маршрутизатори, які можуть бачити більш об'ємну картину і, відповідно, – у них великі шанси знайти одержувача. Також необхідно враховувати, з чого складена таблиця маршрутизації робочої станції. Так, в ній є петлі, локальний мережний сегмент і власне шлюз за замовчуванням. Роль останнього – отримувати весь трафік, з яким не розібралися два перших одержувача. Коли кілька приладів або одиниць техніки підключено до одного маршрутизатора, то використання шлюзу за замовчуванням – це єдина доступна форма вказівки адрес для даних. При використанні декількох з'єднань ця форма обміну даними втрачає своє значення. В такому випадку проводити настройку шлюзу за замовчуванням необов'язково.

Чому в нього така назва

Як так вийшло? Слід зауважити, що застосування різниться в залежності від сфери, хоча різниці у функціоналі ніякої немає. Термін «шлюз за замовчуванням» застосовують на робочих станціях. Його використання в даних випадках є штатним режимом роботи даної одиниці техніки. Термін «шлюз останньої надії» застосовують щодо маршрутизаторів, де виникнення такої ситуації вважається нормальним, оскільки це пристрій завжди має знати, куди необхідно доставити пакети інформації.

Висновок

Підводячи підсумок, можна сказати, що тема шлюзів є надзвичайно ємною. Якщо взятися описувати детально, що і як по відношенню до них, то навіть найменший текст перевищить за своїми розмірами дану статтю. Але такий докладний рівень викладу все ж не потрібен простим користувачам і навіть тим, хто їх встановлює. Знадобитися дана інформація може, тільки якщо людина сама бажає розробляти подібне пристрій, але тут уже матеріалу необхідно написати цілу книгу.