网关的三种类型是什么？网络工程师的完整指南

在计算机网络的世界里，一个网关充当不同之间的桥梁网络使用不同的协议。但并非所有网关都是相同的。根据他们在哪里操作和翻译的内容，网关分为特定的类别。

本文的重点是三种主要类型的网关你会在现代遇到网络设计。通过了解这三种类型，您可以为您的家庭、办公室或数据中心选择合适的网关。

1.什么是网关？(快速复习)

A网关是一个网络连接两个或多个的节点网络使用不同的通信协议、数据格式或体系结构。它执行转换，以便数据可以无缝地从一个网络到另一个。

例如，a网关可以将IPv4数据包转换为IPv6，或将以太网帧转换为Wi-Fi信号。无网关，隔离网络永远无法沟通。

2.网关的三种主要类型

虽然存在许多网关子类型，但大多数都属于三大类基于它们的操作层和主要功能。这里是列表三种核心类型:

类型1: 网络网关 (第3层)

也称为:基于路由器的网关，默认网关，协议转换器 (在网络层)。

它在哪里运作:OSI第3层 (网络层)。

它做什么:
A网络网关连接两个网络这可以使用不同的网络层协议 (例如，IPv4和IPv6，或IPX和IP)。在大多数家庭和小型企业环境中，您的路由器充当网络网关-它将您的本地LAN连接到internet。

主要特点:

• 执行路由和数据包转发。

• 通常包括网络地址转换 (NAT)。

• 处理子网之间的IP地址转换。

• 可以连接不同的网络协议 (例如，IPv4↔IPv6)。

常见示例:

• 家庭宽带路由器 (默认网关IP192.168.1.1)。

• 将企业LAN连接到ISP的企业边缘路由器。

• IPv6-to-IPv4翻译网关 (NAT64)。

使用案例:从IPv4迁移到IPv6的公司使用网络网关允许IPv6-only设备访问IPv4-only服务器。

类型2: 应用程序网关 (第7层)

也称为:代理网关、应用程序级网关 (ALG) 、API网关。

它在哪里运作:OSI第7层 (应用层)。

它做什么:
一个应用程序网关了解特定的应用协议 (HTTP、FTP、SMTP等)，并根据消息的内容做出转发决策。与网络网关不同，它会终止传入连接并建立指向目的地的新连接。这允许应用数据的深度检查和修改。

主要特点:

• 执行代理功能-客户端与网关通信，然后网关与服务器通信。

• 可以缓存、筛选或修改应用程序负载。

• 通过隐藏内部服务器详细信息来提供安全性。

• 通常用于负载平衡和身份验证。

常见示例:

• Web代理服务器(例如，Squid，Nginx) -过滤HTTP流量。

• API网关(例如，Kong、AWS API Gateway) -管理微服务。

• 电子邮件网关-扫描SMTP流量的垃圾邮件和恶意软件。

使用案例:一家公司公开了十个微服务。一个API网关(应用程序网关) 提供单个入口点，处理身份验证、速率限制，并将请求路由到正确的服务。

类型3: 云/IoT网关

也称为:IoT网关、云网关、边缘网关。

它在哪里运作:跨越多个OSI层，通常从传感器/物理层到应用层。

它做什么:
A云网关桥接本地设备或网络与云服务。一个IoT网关聚合来自传感器 (Zigbee、BLE、LoRaWAN) 的数据，并将其转换为用于云处理的标准协议 (MQTT、HTTP)。这些网关对于边缘计算至关重要。

主要特点:

• 聚合和预处理来自许多设备的数据。

• 在低功耗无线协议和ip网络之间进行转换。

• 通常包括本地存储和分析 (边缘智能)。

• 提供到云平台 (AWS、Azure、Google cloud) 的安全隧道。

常见示例:

• AWS Storage Gateway-将on-prem存储连接到AWS s3。

• Azure虚拟网络网关-将内部部署网络连接到Azure VNet。

• 智能家居集线器(例如，三星SmartThings) -将Zigbee/z-wave设备桥接到Wi-Fi/互联网。

• 工业物联网网关(例如，Cisco IR系列)-将Modbus转换为MQTT。

使用案例:一家工厂有数百个使用Modbus的温度传感器。一个IoT网关收集数据，将其转换为MQTT，并将其发送到云分析平台，同时在互联网出现故障时缓存数据。

3.比较表: 三种类型的网关

GatewayCloud / IoT网关OSI层第3层 (网络) 第7层 (应用程序) 多个 (通常为L2-L7)主要功能在networksProxy、filter、modify app dataBridge devices/on-prem之间路由/转换到云协议示例IPv4↔IPv6HTTP↔HTTPS、SMTP过滤zigbee↔MQTT、SMB↔S3安全角色NAT，基本ACLDeep数据包检测，authenticationEncryption，隧道，设备身份验证典型部署路由器、边缘设备代理服务器、API gatewayEdge网关、云连接器性能影响低 (快速转发) 中到高 (终止连接) 各不相同 (取决于数据聚合)

4.如何为您的网络选择正确的网关类型

在其中选择三种类型的网关取决于你的网络需要。使用此决定列表:

• 需要两个不同网络之间的基本连接？→ 选择一个网络网关(例如，带有NAT64的路由器)。

• 需要检查、过滤或验证应用程序流量？→ 选择一个应用程序网关(例如，反向代理、API网关)。

• 需要将本地设备/传感器连接到云平台？→ 选择一个云/IoT网关。

• 有混合的要求吗？您可以将它们链接起来-例如，IoT网关将数据转发到应用程序网关进行身份验证，然后转发到网络网关以路由到internet。

5.其他值得注意的网关类型 (奖金列表)

除了三个主要类别之外，这里还有其他网关您可能遇到的类型:

网关TypePurposeVoIP网关在传统电话 (PSTN) 和VoIP网络之间进行转换。支付网关(非联网)-处理商户和银行网络之间的信用卡交易。媒体网关在视频网络中的不同媒体格式 (例如，H.264到H.265) 之间进行转换。电子邮件网关在内部邮件服务器和internet之间过滤和路由电子邮件。无线网关连接有线和无线网络 (例如，蜂窝到Wi-Fi)。存储网关将块/文件存储协议转换为云对象存储 (例如，iSCSI到S3)。

其中大多数是应用程序或云网关类别。

6.常见问题

Q1: 路由器是网关吗？
是的。路由器是一个常见的例子网络网关(类型1)。它将您的本地网络连接到其他网络 (如互联网)。

Q2: 一个设备可以充当所有三种类型的网关吗？
有时，统一威胁管理 (UTM) 设备可以路由 (网络网关) 、代理HTTP (应用程序网关) 和连接到云管理门户 (云网关)。然而，专用网关更好地执行每个角色。

Q3: 应用程序网关和防火墙有什么区别？
防火墙根据IP/端口规则阻止流量。一个应用程序网关了解应用程序数据 (例如HTTP标头)，并且可以根据内容允许/拒绝-它是一种更高级的防火墙，通常称为下一代防火墙 (NGFW)。

Q4: 如果我有Wi-Fi，是否需要IoT网关？
是的，如果您的IoT设备使用Zigbee、z-wave或LoRa等协议 (Wi-Fi不说话)。IoT网关将这些协议转换为IP。

Q5: 哪种网关类型最适合微服务？
一个API网关-它是的子类型应用程序网关(类型2)。它处理数十个微服务的路由、身份验证、速率限制和聚合。

7.结论

网关是保持现代的粘合剂网络在一起.通过了解三种类型的网关-网络网关 (第3层),应用程序网关 (第7层),和云/IoT网关-你可以设计网络具有互操作性、安全性和可扩展性。

快速回顾列表:

• 网络网关-连接不同的网络层协议 (例如，IPv4到IPv6)。

• 应用程序网关-检查和代理应用程序流量 (例如，HTTP，电子邮件)。

• 云/IoT网关-将prem设备/传感器桥接到云平台。

无论您是设置家庭路由器、保护企业web服务器还是部署智能工厂，这三种网关类型之一都将是您解决方案的核心。明智地选择，你的网络会谢谢你的.