Шлюз: понятие, виды и применение¶

Шлюз — это термин, который в зависимости от области применения обозначает либо инженерное сооружение для регулирования уровня воды и пропуска судов, либо узел связи, обеспечивающий обмен данными между разнородными сетями. В широком смысле слово «шлюз» означает переходный пункт или контрольный узел, через который проходят объекты, данные или сигналы.

¶Шлюз как гидротехническое сооружение

¶Назначение и устройство

Шлюз — это часть водного пути, состоящая из камеры (шлюзовой камеры) и системы ворот. Он позволяет судам преодолевать перепад высот между участками реки или канала. Судно входит в камеру, ворота за ним закрываются, затем с помощью системы затворов и трубопроводов вода набирается или сбрасывается до нужного уровня, после чего открываются ворота с другой стороны.

Основные элементы шлюза:

• Шлюзовые ворота — створки, закрывающие камеру с обеих сторон.
• Приёмно-сбросные трубопроводы — каналы для набора и сброса воды.
• Машинные залы — помещения с оборудованием управления воротами и затворами.
• Береговые сооружения — стены камеры, рассчитанные на восприятие нагрузки от воды.

¶История

Первые шлюзы появились в Китае ещё в I веке н. э. — они применялись на каналах для судоходства. В Европе широкое распространение шлюзы получили в XVI–XVII веках в связи со строительством каналов. В России активное развитие шлюзостроительство получило в XVIII веке: в 1709 году был построен первый русский шлюз на реке Тосна (под Санкт-Петербургом), а в 1703 году на реке Мста — шлюз, связавший Балтийское море с внутренними водными путями. Крупнейшим достижением стал Мариинский водный путь (1810), а позже Волго-Балтийский канал (1964), где насчитывается более 50 шлюзов.

¶Классификация

По назначению шлюзы делятся на:

• Судоходные — для пропуска судов.
• Регулирующие — для поддержания заданного уровня воды.
• Деривационные — для отвода воды в обводной канал.
• Гидроэнергетические — совмещённые с ГЭС.

По числу камер шлюзы бывают однокамерными и многокамерными (например, шлюз №1 на Каскаде Онежских каналов имеет 9 камер). По конструкции ворот — створчатые, роликовые, секторные, вертикально-подъёмные.

¶Шлюз как узел связи

¶Определение

В телекоммуникациях и компьютерных сетях шлюз (англ. gateway) — это устройство или программа, обеспечивающая обмен данными между сетями с разными протоколами, форматами или архитектурами. В отличие от маршрутизатора, который работает в пределах одной протокольной стека, шлюз выполняет преобразование протоколов на всех уровнях модели OSI.

¶Применение

Шлюзы используются в следующих сценариях:

• Телефонные шлюзы (VoIP-шлюзы) — преобразование аналогового или цифрового телефонного сигнала в пакеты для передачи по IP-сети.
• Шлюзы электронной коммерции — обработка платежей между банком и интернет-магазином.
• Шлюзы электронной почты — маршрутизация сообщений между разными почтовыми системами.
• Сетевые шлюзы — соединение локальной сети с интернетом или с сетью провайдера.

Примером может служить шлюз, соединяющий корпоративную телефонную АТС с IP-телефонией, что позволяет звонить на обычные номера через интернет.

¶Отличие от маршрутизатора и моста

¶Другие значения термина

В юридическом и таможенном контексте шлюзом называют пункт пропуска через границу, через который проходят товары и лица. В авиации термин используется для обозначения выхода на посадку (boarding gate) в аэропорту. В программировании API-шлюз (API gateway) — это сервер, управляющий запросами к микросервисам, выполняющий аутентификацию, маршрутизацию и балансировку нагрузки.

Источники:

• «Гидротехнические сооружения», под ред. В. С. Гурьева
• «Компьютерные сети», Э. Таненбаум
• «Судоходные шлюзы», Л. А. Ковалёв
• Большая российская энциклопедия, статья «Шлюз»
• «Телекоммуникационные сети», В. Н. Фрунзе