10.1. 网关

“网关”用于连接多个网络。这个词常常用于表示本地网络通往外部 IP 地址的“出口”。网关充当路由器的身份，在它的多个网络接口间转发 IP 包，从而把它所连接的不同网络联系起来。

基本 IP 封包

今天，大部分的网络使用 IP 通信协议 (Internet Protocol)。这种协议把传输数据切割成小小的封包。除了实际传输的数据外，每个封包还包括必备的路由信息。

基本 TCP/UDP

即使在 IP 上传输数据，大部分程序都不处理个别的封包问题；他们通常使用 TCP (Transmission Control Protocol)。TCP 是 IP 的上层，为专属的数据流创建两点间的链接。程序只看到数据进来的条目，并保证同样的数据无误 (且以同样顺序) 流到另端链接的出口。在较低层可能发生多种错误，都可以被 TCP 补偿：重送失去的封包、重组到达的封包 (例如，经由不同路径送到) 的顺序。

另个在 IP 上的协议是 UDP (User Datagram Protocol)。与 TCP 不同，它是封包导向的。它的目标不同：UDP 的目的是在应用程序间传输封包。此协议不补偿封包的遗漏，也不在意封包依序到达。此协议的主要优点是，大幅改善延迟的问题，遗漏的封包不影响接收后续封包，并且持续重送该遗漏的封包。

TCP 和 UDP 都涉及封包，也就是以 “分机号码” 模式在机器内的程序创建链接。此做法允许在同个通信中创建多个平行的管道，因为它们以不同的端口号区分之。

Some of these port numbers — standardized by the IANA (Internet Assigned Numbers Authority) — are “well-known” for being associated with network services. For instance, TCP port 25 is generally used by the email server.

→ https://www.iana.org/assignments/service-names-port-numbers/service-names-port-numbers.xhtml

局域网路接在私人网址范围内 (不在网络网络的路由上)，网关就需要 地址掩蔽 让其经由网络与外界沟通。掩蔽作业是网络层次的代理工作：内部机器，都被网关取代 (因为网关有外部的路由地址)，借由掩蔽链接，数据送出出去，进来的数据经由掩蔽链接至内部机器。网关以指定的 TCP 端口运行此工作，通常是较高的号码 (超过 60000)。对外部而言，经由内部机器的链接，就是来自此等保留端口号。

文化 私有地址范围

RFC 1918 把三组 IPv4 地址设为局域网路专用，不能路由至互联网。第一组是，10.0.0.0/8 (见专栏 基本知识必要的网络概念（以太网、IP地址、子网、广播）)，是一个A级范围 (是 224 IP 地址)。第二组是，172.16.0.0/12，16个B级范围 (172.16.0.0/16 至 172.31.0.0/16)，每个有 216 IP 地址。最后，192.168.0.0/16 是一个B级范围 (包括 256 个C级范围，192.168.0.0/24 至 192.168.255.0/24，各有 256 个 IP 地址)。

→ http://www.faqs.org/rfcs/rfc1918.html

网关有两种 网络地址转换 (英文缩写 NAT) 的功能。第一种是 目的 NAT (DNAT)，改变封包目的 IP 地址 (与 TCP 或 UDP 端口)。链接追踪机制同时改变后续封包的链接。第二种 NAT 是 来源 NAT (SNAT)，其中的 伪装 是特例之一；SNAT 改变出去链接的来源 IP 地址 (与 TCP 或 UDP 端口)。如同 DNAT，所有的封包由链接追踪机制处理。NAT 只用于 IPv4 及其限制的地址空间；在 IPv6 内，其宽广的地址技术允许直接在互联网路由 (并不表示可以近用内部机器，因为防火墙可以过滤流量) 减少 NAT 的用途。

基本 端口转发

DNAT 的具体应用之一是 端口转发。进来链接至机器的指定端口号转发至另部机器的端口号。虽然还有其他的方案达成同样的效果，诸如应用层面的 ssh (见 第 9.2.1.3 节 “通过端口转发建立加密通道”) 或 redir。

理论讲多了，看看实务怎么做。system into a gateway is a simple matter of enabling the appropriate option in the Linux kernel, 经由 /proc/ 虚拟文件系统，从 Linux 核心进入 Debian 系统的网关：

  1. #

若 /etc/sysctl.conf 设置 net.ipv4.conf.default.forwarding 选项为 1，就能以此方式在开机时自动启用。

例 10.1. /etc/sysctl.conf 文件

  1. net.ipv4.conf.default.forwarding = 1
  2. net.ipv4.conf.default.rp_filter = 1
  3. net.ipv4.tcp_syncookies = 1

在 IPv6 也能取得同样的效果，把手册中的 ipv4 换为 ipv6，并使用 net.ipv6.conf.all.forwarding 于 /etc/sysctl.conf 文件内。

启用 IPv4 伪装就有点复杂，涉及配置 netfilter 防火墙。

需配置 netfilter，才能使用 NAT (IPv4)。因为此种组件的主要目的是软件包筛选，详情列在 第 14 章: “安全” (见 第 14.2 节 “防火墙或者包过滤”)。