در شبکه‌های کامپیوتری، اجزاء و پروتکل هایی متعددی برای انتقال داده‌ها بین دستگاه‌ها و بین شبکه های مختلف وجود دارد. یکی از این اجزا مهم “Gateway” است که نقش حیاتی در برقراری ارتباط بین شبکه‌هایی که در یک Broadcast Domian قرار ندارد ایفا می‌کند. در این مقاله به بررسی جامع مفهوم Gateway، انواع آن و کاربردهای آن در شبکه‌های کامپیوتری می‌پردازیم.
تعریف Gateway
Gateway یک دروازه یا گذرگاه سخت‌افزاری یا نرم‌افزاری است، که امکان انتقال داده بین شبکه‌های مختلف با آدرس‌های IP متفاوت را فراهم می‌کند. Gateway این کار از طریق ترجمه پروتکل‌ها، مسیریابی داده‌ها و مدیریت تفاوت‌های ساختاری شبکه انجام میدهد، تا که دستگاه‌های موجود در شبکه‌های ناهمگون مانند LAN و WAN بتوانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
وظایف Gateway
- ارتباط بین شبکه‌های ناهمگون: اتصال شبکه‌های مختلف مانند شبکه‌های محلی (LAN) به شبکه‌های گسترده (WAN) یا اینترنت.
- تبدیل پروتکل‌ها: Gateway ها می‌توانند داده‌ها را از یک پروتکل شبکه به پروتکل دیگری تبدیل کنند. به عنوان مثال، تبدیل پروتکل‌های قدیمی به پروتکل‌های مدرن.
- کنترل و مدیریت جریان داده و مسیریابی: Gatewayها به عنوان نقطه ورودی و خروجی ترافیک شبکه عمل می‌کنند و تصمیم می‌گیرند که داده‌ها به کدام شبکه ارسال شوند. Gateway با مدیریت و بهینه‌سازی ترافیک شبکه از ازدحام و کاهش عملکرد جلوگیری می‌کنند.
- فیلتر کردن ترافیک: برخی از Gateway ها قابلیت فیلتر کردن ترافیک را دارند و می‌توانند دسترسی به شبکه‌های خاص را محدود یا کنترل کنند.
امنیت: Gateway ها می‌توانند به عنوان یک لایه امنیتی عمل کنند و از شبکه در برابر حملات خارجی محافظت کنند. به عنوان مثال، فایروال‌ها و سیستم‌های تشخیص نفوذ (IDS) اغلب به عنوان Gateway استفاده می‌شوند.
مثال‌هایی از Gateway
- روتر خانگی: روترهای خانگی به عنوان گیتوی بین شبکه محلی (LAN) و اینترنت (WAN) عمل می‌کنند. آن‌ها ترافیک را بین شبکه داخلی و اینترنت مسیریابی می‌کنند.
- سرور ایمیل: سرورهای ایمیل به عنوان گیتوی بین شبکه‌های ایمیل مختلف عمل می‌کنند و پیام‌ها را بین آن‌ها انتقال می‌دهند.
- فایروال: فایروال‌ها به عنوان گیتوی عمل می‌کنند و ترافیک ورودی و خروجی را فیلتر و کنترل می‌کنند.
تفاوت گیتوی با روتر و سوئیچ
- روتر: روترها دستگاه‌هایی هستند که داده‌ها را بین شبکه‌های مختلف مسیریابی می‌کنند. آن‌ها معمولاً از پروتکل‌های یکسان استفاده می‌کنند.
سوئیچ: سوئیچ‌ها دستگاه‌هایی هستند که داده‌ها را بین دستگاه‌های موجود در یک شبکه محلی (LAN) انتقال می‌دهند.
Gateway: گیتوی ها می‌توانند داده‌ها را بین شبکه‌هایی با پروتکل‌ها و ساختارهای مختلف انتقال دهند و نقش تبدیل پروتکل را نیز ایفا می‌کنند.
مثال: اگر فرستنده (ClientA) و گیرنده (ClientC) در یک Broadcast Domain باشند اما آدرس‌های IP آن‌ها در یک رنج نباشد، نمی‌توانند از طریق سوئیچ با یکدیگ
ر ارتباط برقرار کنند. برای رفع این مشکل:
- اضافه کردن روتر به شبکه: روترها بر خلاف سوئیچ‌ها بسته‌های Broadcast را عبور نمی‌دهند، بنابراین برای ارتباط بین این دستگاه‌ها باید از روتر استفاده شود.
- تنظیم گیتوی برای هر رنج IP:
هر رنج IP نیاز به یک گیتوی دارد که روی اینترفیس روتر متصل به سوئیچ تنظیم می‌شود. به عنوان مثال:- برای رنج ۱۹۲.۱۶۸.۱۳ باید Gateway با آدرس ۱۹۲.۱۶۸.۱۳.۱ روی اینترفیس مربوطه تنظیم شود.
- برای رنج ۱۹۲.۱۶۸.۱۴ نیز Gateway با آدرس ۱۹۲.۱۶۸.۱۴.۱ تنظیم می‌شود.
- هدایت بسته‌ها: پس از تنظیم Gatewayها، ClientA بسته را به سوئیچ ارسال می‌کند و سوئیچ نیز آن را به گیتوی روتر هدایت می‌کند.
- انتقال بسته توسط روتر: روتر بسته را از گیتوی مربوط به رنج ۱۳ به گیتوی رنج ۱۴ منتقل می‌کند و بسته به مقصد (ClientC) می‌رسد.
نکته: ممکن است چندین روتر در مسیر یک شبکه قرار داشته باشد اما گیتوی آدرس اولین روتری هست در مسیر آن شبکه قرار دارد.
اینترفیس های روتر محدودیتی ندارد و می توان روی هر پورت روتر هزاران گیتوی ست نمود.
انواع گیتوی
۱. گیتوی سخت‌افزاری: یک دستگاه فیزیکی که به‌عنوان نقطه اتصال بین شبکه‌ها عمل می‌کند، مثال: روترهای شبکه که نقش Gateway بین شبکه محلی (LAN) و اینترنت (WAN) را دارند.
۲. گیتوی نرم‌افزاری: یک برنامه یا سرویس نرم‌افزاری که روی سرور یا دستگاه شبکه اجرا می‌شود، مثال: سرورهای ایمیل که به‌عنوان Gateway بین شبکه‌های ایمیل مختلف فعالیت می‌کنند.
۳. گیتوی پروتکل: برای تبدیل و ترجمه پروتکل‌های ارتباطی بین شبکه‌های مختلف به کار می‌رود، مثال: تبدیل پروتکل IPv4 به IPv6.
۴. Application Gateway: برای مدیریت و ترجمه داده‌ها در لایه Application به کار می‌رود، مثال: یک Proxy Server می‌تواند به‌عنوان Application Gateway عمل کند.
۵. Media Gateway: برای انتقال و تبدیل داده‌های صوتی و تصویری بین شبکه‌های مختلف مانند VoIP و شبکه‌های تلفن سنتی استفاده می‌شود.
۶. Cloud Gateway: امکان ارتباط بین زیرساخت‌های محلی و سرویس‌های ابری را فراهم می‌کند.
۷. IoT Gateway: داده‌های حسگرها و دستگاه‌های IoT را جمع‌آوری کرده و به شبکه‌های بزرگتر یا ابر منتقل می‌کند.
۸.Default Gateway:
ترافیکی که قرار است به خارج از شبکه محلی (LAN) ارسال شود به‌طور پیش‌فرض به این آدرس ارسال خواهد شد، برای مثال اگر یک دستگاه (مانند کامپیوتر یا سرور) بخواهد با دستگاهی در شبکه‌ای دیگر ارتباط برقرار کند و از قبل مسیری برای آن تعریف نشده باشد، روتر ترافیک را به Default Gateway ارسال می‌کند. این Gateway اغلب اولین نقطه ارتباط با اینترنت یا شبکه‌های گسترده (WAN) است.
اهمیت Default Gateway
-
-
- مسیر ارتباط به شبکه‌های دیگر: بدون تنظیم Default Gateway، دستگاه تنها با سیستم‌های موجود در همان شبکه محلی قادر به ارتباط خواهد بود.
- مسیریابی هوشمند: Gateway به دستگاه‌ها کمک می‌کند تا داده‌ها را به مقصد مناسب هدایت کنند.
- کاربرد در شبکه‌های پیچیده: در شبکه‌های بزرگ که ممکن است چندین شبکه داخلی وجود داشته باشد، Default Gateway به‌عنوان نقطه ورود و خروج داده عمل می‌کند.
-
مثال ساده: فرض کنید کامپیوتر شما در شبکه‌ای با آدرس IP 192.168.1.0/24 قرار دارد و قصد دارید به یک وب‌سایت اینترنتی دسترسی پیدا کنید. چون وب‌سایت در خارج از این شبکه محلی است، کامپیوتر شما نمی‌داند چگونه به آن دسترسی پیدا کند. بنابراین، بسته داده را به Default Gateway (معمولاً روتر خانگی با آدرس ۱۹۲.۱۶۸.۱.۱) ارسال می‌کند و روتر آن را به مقصد نهایی هدایت می‌کند.
نتیجه‌گیری
شبکه‌های کامپیوتری بدون استفاده از گیتوی ها نمی‌توانند به‌صورت مؤثر و امن با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. گیتوی ها با تبدیل پروتکل‌ها و مدیریت ترافیک بین شبکه‌های مختلف نقش کلیدی در کاهش پیچیدگی‌های ارتباطی ایفا می‌کنند. چه در یک شبکه خانگی و چه در زیرساخت‌های بزرگ سازمانی، گیتوی ها به‌عنوان نقطه ورودی و خروجی اصلی شبکه، عملکرد و امنیت را تضمین می‌کنند. در آینده با پیشرفت فناوری و رشد اینترنت اشیا (IoT)، انتظار می‌رود نقش گیتوی ها در تسهیل ارتباطات و حفظ امنیت داده‌ها بیش از پیش اهمیت پیدا کند.
