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应用层设备——网关

应用层设备——网关
  1.网关的基本概念
       网关(gateway)是连接两个协议差别很大的计算机网络时使用的设备,它可以将具有不同体系结构的计算机网络连接在一起。在OSI/RM中,网关属于最高层(应用层)的设备,如图所示。
网关在OSI/RM中的位置
      在OSI中有两种网关:一种是面向连接的网关,另一种是无连接的网关。当两个子网之间有一定距离时,往往将一个网关分成两半,中间用一条链路连接起来,我们称之为半网关。
       网关提供的服务是全方位的。例如,若要实现IBM公司的SNA与DEC公司的DNA之间的网关,则需要完成复杂的协议转换工作,并将数据重新分组后才能传送。网关的实现非常复杂,工作效率也很难提高,一般只提供有限的几种协议的转换功能。常见的网关设备都是用在网络中心的大型计算机系统之间的连接上,为普通用户访问更多类型的大型计算机系统提供帮助。
       当然,有些网关可以通过软件来实现协议转换操作,并能起到与硬件类似的作用。但它是以损耗机器的运行时间来实现的。
       有关网关的问题,在众多的文章、资料中提到第三层网关、第四层网关的问题,我们认为这只是一种叫法。但是网关还有人分为内部网关和外部网关。第三层网关是讨论网关怎样获得路由;第四层网关是讨论网关在传输层所能发挥的作用。
网关可分为核心网关和非核心网关。核心网关(coregateway)由网络管理操作中心进行控制,而受各个部门控制的被称为非核心网关。
网关的协议主要有:
□网关-网关协议(GatewaytoGatewayProtocol,GGP):它主要进行路由选择信息的交换。
□外部网关协议(ExteriorGatewayProtocol,EGP):它是用于两个自治系统(局域网)之间选择路径信息的交换。自治系统采用EGP向GGP通报内部路径。
□内部网关协议(RoutingInformationProtocol,RIP):HELLO协议、gated协议是讨论自治系统内部各网络路径信息的机制。
 
2.网关协议简述
GGP协议的使用
       最初的Internet核心系统利用GGP可以在不用人为修改现有核心网关寻径表的情况下增加新的核心网关,当新网关加入核心系统时,分配到若干核心邻机(coreneighbour,即与新网关相邻的核心网关)。各邻机已广播过各自的路径信息,新机加入后,向邻机广播报文,告知本机所能直接到达的网络。各邻机收到该报文后,刷新各自的寻径表,并在下次周期性的路径广播中,将新网关的信息向其他网关广播出去。
 
GGP协议的距离计量
在GGP协议广播的报文中,距离D按路径上的驿站数计,这是GGP协议不甚精确的地方。按理说,一条IP路径的长短应该按它的正常传输延迟(无拥塞、无重传、无等待)计算,驿站数跟传输延迟可以说是两码事。比如一条驿站数为3的以太网路径传输延迟显然比驿站数为3甚至2的串行线路径传输延迟小,而按照GGP协议,结论却恰恰相反。当然以对站数计算路径长也有好处,那就是简单、易于实现。GGP作为早期的路径广播协议,做得简单一点是可以理解的。
 
GGP协议报文格式
作为网络层的子协议,GGP报文是封装在IP数据报中传输的。GGP报文分为4种,类型由报文中第一个字节“类型”域定义。最重要的GGP报文是GGP路径刷新报文。
 
3.外部网关协议简述
     
在网际网中,交换寻径信息的网关互为“邻机”(neighbor),同属一个自治系统的邻机互为“内部邻机”(interiorneighbor),分属不同自治系统的邻机互为“外部邻机”(exteriorneighbor)o确切地说,EGP是用于外部邻机间交换路径信息的协议。EGP采用V-D算法,所以一般情况下,EGP邻机位于同一网络上,这个网络本身同属于两个自治系统。要强调的是,所谓“邻机”仅就寻径信息交换而言,与是否位于同一物理网络没有关系。
       EGP的三大功能是:第一,邻机获取,网关可以请求另一自治系统中的某网关作为自己的外部邻机(叫作EGP邻机),以便互换路径信息;第二,邻机测试,网关要不断测试其EGP邻机是否可以到达;第三,与EGP邻机交换寻径信息,通过周期性的路径刷新报文交换来实现。
4.内部网关协议族
       内部网关协议(IGP)用于自治系统内部的路径信息交换。IGP提供网关了解本自治系统内部各网络路径信息的机制。
       在计算机网络技术中,无论任何操作,一旦通过协议描述出现,就意味着两点:第一,这些协议针对的是大量的或变化迅速的,或既大量又变化迅速的对象,这些对象很难用人工的方式进行处理;第二,这些协议描述的操作可以通过软件自动实现。
       对内部网关协议的需求也不外乎出自上述两点。在小型的变化不大的网间网中,完全可以由管理员人为地构造和刷新网关寻径表,但在大型、变化剧烈的网间网中,人工方式远远满足不了需要。随着网间网规模的扩大,内部网关协议应运而生。
       与外部网关协议EGP不同的是,内部网关协议不止一个,而是一族,它们的区别在于距离制式(DistanceMetric,距离度量标准)不同,或在于路径刷新算法不同。为简便计,我们把这些内部网关协议统称为IGP(InteriorGatewayProtocol)o
       出现不同的IGP既有技术上的原因,也有历史的原因。从技术方面看,不同的自治系统的拓扑结构和所采用的技术不同。这种差别为不同IGP的出现提供可能。从历史的角度看,在网间网发展的早期,没有出现一种良好的广为接受的IGP协议,造成了目前IGP协议纷呈的局面。在现在的网间网中,大多数自治系统都使用自己的IGP进行内部路径信息广播,有些甚至采用EGP代替IGP。