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什么是網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)的作用是什么？
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廣義上的網(wǎng)關(guān)或者說物理級別的網(wǎng)關(guān)是指在網(wǎng)絡(luò)層上以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，是兩個(gè)高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。作為大狂客程序員，看到網(wǎng)關(guān)第一想到的是spring cloud 的gateway。今天主要向大家介紹軟件行業(yè)分布式系統(tǒng)中網(wǎng)關(guān)的含義作用以及使用過程中的注意事項(xiàng)。
官網(wǎng)上這么說的，This project provides a library for building an API Gateway on top of Spring MVC. Spring Cloud Gateway aims to provide a simple, yet effective way to route to APIs and provide cross cutting concerns to them such as: security, monitoring/metrics, and resiliency。（該項(xiàng)目為我們提供一個(gè)在springmvc上構(gòu)建網(wǎng)關(guān)API的代碼庫，為我們提供一種簡單高效安全的api。主要包括的功能有路由轉(zhuǎn)發(fā)、權(quán)限校驗(yàn)、限流控制等）。在簡單了解了spring-cloud的網(wǎng)關(guān)定義之后，我簡單說下使用場景以及意義。在分布式系統(tǒng)中，內(nèi)部服務(wù)之間通過api訪問，spring-cloud提供feign的restapi訪問方式，內(nèi)網(wǎng)訪問不存在安全隱患，對外提供服務(wù)時(shí)，需要一個(gè)道門專門來做內(nèi)外網(wǎng)環(huán)境隔離以及對外部請求的過濾。在這個(gè)背景下geteway因用而生了（替代了上個(gè)版本的zuul）。
filter(過濾器)，網(wǎng)關(guān)是在內(nèi)部調(diào)用程序外圍添加一個(gè)帶各種過濾器的spring-boot的項(xiàng)目，同樣會(huì)在注冊中心注冊。在各種不同的過濾器中提供各個(gè)不同功能的API接口。
內(nèi)外網(wǎng)隔離，外網(wǎng)所有請求都只能通過網(wǎng)關(guān)訪問內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)；防止網(wǎng)關(guān)單點(diǎn)，最好在不同大區(qū)配置多臺(tái)網(wǎng)關(guān)服務(wù)器。
驗(yàn)證+鑒權(quán)，外網(wǎng)所有請求，通過網(wǎng)關(guān)指定過濾器對用戶訪問權(quán)限進(jìn)行控制。可以整合OAuth2，token，jwt等提高架構(gòu)安全性。
服務(wù)降級+限流+日志+監(jiān)控。限流算法如令牌桶、漏桶等，Spring Cloud Gateway使用Redis+Lua技術(shù)實(shí)現(xiàn)高并發(fā)和高性能的限流方案。簡單介紹一下幾個(gè)限流算法：令牌桶算法：
令牌桶算法：
假如用戶配置的平均速率為r，則每隔1/r秒一個(gè)令牌被加入到桶中；假設(shè)桶最多可以存發(fā)b個(gè)令牌。如果令牌到達(dá)時(shí)令牌桶已經(jīng)滿了，那么這個(gè)令牌會(huì)被丟棄；當(dāng)一個(gè)n個(gè)字節(jié)大小的數(shù)據(jù)包到達(dá)，將從桶中刪除n個(gè)令牌，接著數(shù)據(jù)包被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上；
如果令牌桶中少于n個(gè)令牌，那么不會(huì)刪除令牌，并且認(rèn)為這個(gè)數(shù)據(jù)包在流量限制之外；
網(wǎng)關(guān)(Gateway)又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器。網(wǎng)關(guān)在傳輸層上以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，是最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，僅用于兩個(gè)高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)也和路由器類似，不同的是互連層。網(wǎng)關(guān)既可以用于廣域網(wǎng)互連，也可以用于局域網(wǎng)互連。 網(wǎng)關(guān)是一種充當(dāng)轉(zhuǎn)換重任的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或設(shè)備。在使用不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語言，甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間，網(wǎng)關(guān)是一個(gè)翻譯器。與網(wǎng)橋只是簡單地傳達(dá)信息不同，網(wǎng)關(guān)對收到的信息要重新打包，以適應(yīng)目的系統(tǒng)的需求。同時(shí)，網(wǎng)關(guān)也可以提供過濾和安全功能。大多數(shù)網(wǎng)關(guān)運(yùn)行在OSI 7層協(xié)議的頂層--應(yīng)用層。
顧名思義，網(wǎng)關(guān)(Gateway)就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的“關(guān)口”。在OSI中，網(wǎng)關(guān)有兩種：一種是面向連接的網(wǎng)關(guān)，一種是無連接的網(wǎng)關(guān)。當(dāng)兩個(gè)子網(wǎng)之間有一定距離時(shí)，往往將一個(gè)網(wǎng)關(guān)分成兩半，中間用一條鏈路連接起來，我們稱之為半網(wǎng)關(guān)。
按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)關(guān)也有不同種類。TCP/IP協(xié)議里的網(wǎng)關(guān)是最常用的，在這里我們所講的“網(wǎng)關(guān)”均指TCP/IP協(xié)議下的網(wǎng)關(guān)。
外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（EGP）
外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議用于在非核心的相鄰網(wǎng)關(guān)之間傳輸信息。非核心網(wǎng)關(guān)包含互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上所有與其直接相鄰的網(wǎng)關(guān)的路由信息及其所連機(jī)器信息，但是它們不包含Internet上其他網(wǎng)關(guān)的信息。對絕大多數(shù)EGP而言，只限制維護(hù)其服務(wù)的局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)信息。這樣可以防止過多的路由信息在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)之間傳輸。EGP強(qiáng)制在非核心網(wǎng)關(guān)之間交流路由信息。
由于核心網(wǎng)關(guān)使用GGP，非核心網(wǎng)關(guān)使用EGP，而二者都應(yīng)用在Internet上，所以必須有某些方法使二者彼此之間能夠通信。Internet使任何自治（非核心）網(wǎng)關(guān)給其他系統(tǒng)發(fā)送“可達(dá)”信息，這些信息至少要送到一個(gè)核心網(wǎng)關(guān)。如果有一個(gè)更大的自治網(wǎng)絡(luò)，常常認(rèn)為有一個(gè)網(wǎng)關(guān)來處理這些可達(dá)信息。
和GGP一樣，EGP使用一個(gè)查詢過程來讓網(wǎng)關(guān)清楚它的相鄰網(wǎng)關(guān)并不斷地與其相鄰者交換路由和狀態(tài)信息。EGP是狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的協(xié)議，意思是說它依賴于一個(gè)反映網(wǎng)關(guān)情況的狀態(tài)表和一組當(dāng)狀態(tài)表項(xiàng)變化時(shí)必須執(zhí)行的一組操作。
內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議（IGP）
有幾種內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議可用，最流行的是RIP和HELLO，另一個(gè)協(xié)議稱為開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF），這些協(xié)議沒有一個(gè)是占主導(dǎo)地位的，但是RIP可能是最常見的IGP協(xié)議。選擇特定的IGP以網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。RIP和HELLO協(xié)議都是計(jì)算到目的地的距離，它們的消息包括機(jī)器標(biāo)識(shí)和到機(jī)器的距離。
一般來講，由于它們的路由表包含很多項(xiàng)，因此消息比較長。RIP和HELLO一直維護(hù)相鄰網(wǎng)關(guān)之間的連接性以確保機(jī)器是活躍的。路由信息協(xié)議使用廣播技術(shù)。意思是說網(wǎng)關(guān)每隔一定時(shí)間要把路由表廣播給其他網(wǎng)關(guān)。這也是RIP的一個(gè)問題，因?yàn)檫@會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)流量，降低網(wǎng)絡(luò)性能。HELLO協(xié)議與RIP的不同之處在于HELLO使用時(shí)間而不是距離作為路由因素。這要求網(wǎng)關(guān)對每條路由有合理的準(zhǔn)確時(shí)間信息。由于這個(gè)原因，所以HELLO協(xié)議依賴于時(shí)鐘同步消息。
網(wǎng)關(guān)是一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它可以將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)與另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或 Internet 連接在一起。
網(wǎng)關(guān)的作用
1.網(wǎng)絡(luò)連接：網(wǎng)關(guān)可以將兩個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)連接在一起，例如將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與 Internet 連接。
2.IP 地址轉(zhuǎn)換：網(wǎng)關(guān)可以將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的 IP 地址轉(zhuǎn)換為 Internet 上的公共 IP 地址，使其能夠通過 Internet 與其他網(wǎng)絡(luò)通信。
3.防火墻：網(wǎng)關(guān)可以作為防火墻，保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)免受外部網(wǎng)絡(luò)上的攻擊。
4.路由：網(wǎng)關(guān)可以控制數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸路徑，以確保數(shù)據(jù)包正確地從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳遞到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。
總而言之，網(wǎng)關(guān)是網(wǎng)絡(luò)通信的關(guān)鍵設(shè)備，它可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的訪問控制、數(shù)據(jù)包的路由和網(wǎng)絡(luò)的安全保護(hù)。
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