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网关Gateway是一种网络设备或软件用于连接两个不同的网络或协议并能够在这两个网络或协议之间进行数据交换。网关是网络体系结构中的重要组成部分它可以使不同的网络或协议相互通信实现数据的传输和处理。
一、网关的基本概念
网关Gateway也称为网间连接器、协议转换器或网关主机它是一种网络设备或软件能够将不同协议或不同体系结构的网络连接起来使它们能够相互通信和共享资源。网关可以用于广域网WAN和局域网LAN之间的连接也可以用于局域网之间的连接。
网关的主要功能是转换和传输数据。当两个不同的网络或协议需要相互通信时网关可以将数据从一种格式转换为另一种格式以便它们可以相互理解和通信。例如如果一个网络使用 TCP/IP 协议而另一个网络使用 UDP 协议那么这两个网络之间就需要一个能够将 TCP/IP 数据包转换为 UDP 数据包的网关。 二、网关的类型
根据不同的分类方式可以将网关分为多种类型。以下是几种常见的网关类型
协议网关协议网关也称为网间连接器它是一种专门用于连接不同协议的网络或设备的网关。例如如果一个网络使用 TCP/IP 协议而另一个网络使用 IPX/SPX 协议那么这两个网络之间就需要一个能够将 TCP/IP 数据包转换为 IPX/SPX 数据包的协议网关。应用程序网关应用程序网关是一种用于连接不同应用程序的网关。它可以将来自一个应用程序的数据转换为另一个应用程序可以理解的格式以便它们可以相互通信。例如如果一个应用程序使用 Web Services 协议而另一个应用程序使用 FTP 协议那么这两个应用程序之间就需要一个能够将 Web Services 数据转换为 FTP 数据的应用程序网关。安全网关安全网关是一种用于保护网络安全和数据的网关。它可以将来自不安全网络的数据转换为安全网络可以理解的格式以便它们可以相互通信。同时安全网关还可以对数据进行加密、解密、过滤等操作以保护数据的机密性和完整性。路由网关路由网关也称为路由器它是一种用于连接不同网络的网关。它可以根据网络层的信息将数据从一个网络转发到另一个网络。路由网关可以实现数据的路由选择、拥塞控制、负载均衡等功能。虚拟专用网VPN网关虚拟专用网VPN网关是一种用于在公共网络上建立虚拟专用网络的网关。通过 VPN 网关两个或多个不同的网络或设备可以在公共网络上建立加密通道实现安全的通信和数据传输。
三、网关的工作原理
网关的工作原理主要包括以下几个步骤
数据接收当网关接收到来自一个网络的数据时它会根据所连接的网络和协议对数据进行解析和处理。这个过程也称为数据解码decoding。数据转换如果所连接的两个网络或协议不同那么数据在传输前需要进行转换。例如如果数据从一个使用 TCP/IP 协议的网络发送到另一个使用 UDP 协议的网络那么就需要将 TCP/IP 数据包转换为 UDP 数据包。这个过程也称为数据封装encapsulation或数据包装packaging。数据封装在数据转换之后如果需要将数据发送到另一个网络或设备时还需要对数据进行封装。这个过程也称为数据包装packaging。封装的过程包括将原始数据打包成可以在目标网络上传输的数据包格式。数据传输封装后的数据可以通过目标网络的路由选择和传输机制进行传输。这个过程也称为数据转发forwarding。在传输过程中可以根据目标网络的特性对数据进行拆包和重组等操作。数据接收和解包目标网络的接收端收到数据后需要对数据进行解封装和解包处理。这个过程也称为数据解包装unpackaging和解码undecoding。最终接收端可以得到原始数据。
四、网关能提供哪些功能
请求转发将请求转发到目标微服务。
负载均衡根据各个微服务实例的负载情况或者具体的负载均衡策略配置对请求实现动态的负载均衡。
安全认证对用户请求进行身份验证并仅允许可信客户端访问 API并且还能够使用类似 RBAC 等方式来授权。
参数校验支持参数映射与校验逻辑。
日志记录记录所有请求的行为日志供后续使用。
监控告警从业务指标、机器指标、JVM 指标等方面进行监控并提供配套的告警机制。 流量控制对请求的流量进行控制也就是限制某一时刻内的请求数。 熔断降级实时监控请求的统计信息达到配置的失败阈值后自动熔断返回默认值。 响应缓存当用户请求获取的是一些静态的或更新不频繁的数据时一段时间内多次请求获取到的数据很可能是一样的。对于这种情况可以将响应缓存起来。这样用户请求可以直接在网关层得到响应数据无需再去访问业务服务减轻业务服务的负担。 响应聚合某些情况下用户请求要获取的响应内容可能会来自于多个业务服务。网关作为业务服务的调用方可以把多个服务的响应整合起来再一并返回给用户。 灰度发布将请求动态分流到不同的服务版本最基本的一种灰度发布。 异常处理对于业务服务返回的异常响应可以在网关层在返回给用户之前做转换处理。这样可以把一些业务侧返回的异常细节隐藏转换成用户友好的错误提示返回。 API 文档 如果计划将 API 暴露给组织以外的开发人员那么必须考虑使用 API 文档例如 Swagger 或 OpenAPI。 协议转换通过协议转换整合后台基于 REST、AMQP、Dubbo 等不同风格和实现技术的微服务面向 Web Mobile、开放平台等特定客户端提供统一服务。 证书管理将 SSL 证书部署到 API 网关由一个统一的入口管理接口降低了证书更换时的复杂度。
五、常见的网关系统 常见的网关系统有
OpenResty是一个基于NginxLua的高性能网关具有流量控制、负载均衡、认证授权等功能。Kong是一个基于OpenResty的API网关提供了负载均衡、认证授权、日志记录等功能。Zuul是Netflix开发的一个基于JVM的网关用于管理和调度API请求。Spring Cloud Gateway是Spring Cloud团队开发的一个基于Spring Boot的网关提供了路由、过滤、安全等功能。Apache Dubbo是一个高性能、轻量级的Java RPC框架提供了负载均衡、故障转移、服务注册等功能。Tengine是一个基于Nginx的Web服务器和反向代理服务器具有高性能、高可用性、低延迟等特性。Nginx是一个高性能的Web服务器和反向代理服务器具有负载均衡、缓存、SSL加密等功能。Apache Tomcat是一个开源的Java Servlet容器用于托管Java Web应用程序。HAProxy是一个开源的高性能负载均衡器可以用于反向代理、HTTP负载均衡等场景。Redis是一个开源的内存数据结构存储系统可以用于缓存、数据库、消息队列等场景。
除此之外还有许多其他的网关系统可供选择如Cisco ASA、Juniper SRX等。在选择网关系统时需要根据具体的需求和场景进行评估和选择。
