Vernetzen: Wie kommen Daten von einem Rechner zum Anderen? Wie finden die Daten die richtige Route? Ein konkretes Problem, wenn Mensch sich mit Anderen vernetzen will. Was es mit dem Routing auf sich hat und wie das im DUDL-Netz gelöst ist – darum geht es im weiteren Text.

Mindestens 2 bis beliebig viele Leute mit Rechner, die sich per WLAN (Datenfunk) vernetzen, und so eine Funkwolke bilden. Jeder Teilnehmer braucht dazu noch ein weiteres Gerät: einen geeigneten Funkrouter. Damit kann man mit Anderen Daten austauschen. Router sind Verteilzentralen, die dafür sorgen, dass Daten an der richtigen Adresse ankommen. Dafür braucht jeder Teilnehmer eine eigene, eindeutige Adresse. Dieser Datenaustausch zwischen den Funkroutern (bzw. zwischen den Teilnehmern in der Funkwolke) funktioniert auch ohne irgendeine Verbindung zum Internet.

Mancher Teilnehmer hat aber sowieso eine Verbindung ins Internet (einen Uplink) – per DSL-Flatrate oder so. Andere Teilnehmer in der Funkwolke können über ihre Funkrouter die Internetverbindung dieses Menschen mitbenutzen. Die sowieso vorhandene Bandbreite wird so besser genutzt. Wer nutzt schon seine Flatrate wirklich aus?

Im DUDL (Dortmunder Urch-Die-Luft-netz) gibt es außerdem noch FREE! und IN-Berlin, die als Provider Verbindungen ins Internet bereitstellen. So gibt es mehrere Verbindungsmöglichkeiten zwischen der Funkwolke und dem Internet. Es ist nicht schlimm, wenn eine Verbindung mal ausfällt – es gibt andere Verbindungen, die genutzt werden können – und auf die die Last verteilt werden kann.

Wird eine Verbindung ins Internet unterbrochen, gehen die restlichen Daten der aktuell laufenden Datenübertragung über eine andere Verbindung aus der Funkwolke raus. Der Server im Internet, an den die Daten übertragen werden, erhält diese immer noch. Aber er kann die Daten nicht mehr zuordnen. Das liegt daran, dass die meisten Konsumentenrouter mit NAT (Network Address Translation) betrieben werden müssen, weil man als Konsument nur eine öffentliche IP-Adresse von seinem Provider bekommt. Wie das „T“ in NAT schon vermuten läßt, werden dabei IP-Adressen übersetzt – also irgendwie verändert. (IP = Internet Protokoll).

• Autonome Systeme
• verschiedene Routing-Protokolle,
• Tunnel durchs Internet,
• und öffentliche IP-Adressen innerhalb der Funkwolke

Jeder Teilnehmer (bzw. dessen Router) erhält eine eigene, eindeutige IP-Adresse. Das kann man in etwa mit der Postanschrift im wirklichen Leben vergleichen. Die Informationen über vorhandene Verbindungen innerhalb der Funkwolke und ins Internet werden ständig und automatisch aktualisiert. Das ist besonders für Funknetze interessant, da die Qualität der Verbindungen oft wechselt. Deshalb wird OLSR innerhalb der DUDL-Funkwolke eingesetzt.

Das Internet ist nicht ein einziger großer Sumpf, durch den die Daten irgendwie durchsickern, sondern es besteht aus vielen einzelnen Bereichen (wie Verwaltungsbezirke). Jeder Bereich verwaltet sich als eigenständige Einheit. Eine solche Einheit wird autonomes System (AS) genannt.

Die autonomen Systeme sind durch Router miteinander verbunden. Die Router der autonomen Systeme tauschen untereinander Informationen über die vorhandenen Verbindungswege aus. Sie schicken an die Router von anderen autonomen Systemen die Info: „ Alle Datenpäckchen mit den IP-Adressen bla und blub bitte an mich schicken!“ An die Router im eigenen AS schickt der Router die Info: „Hier geht’s lang. Dies ist die default Route. Alle Datenpäckchen für das Internet bitte an mich schicken.“ Jeder dieser Router schickt außerdem nur Datenpäckchen weiter für die er zuständig ist.

Für diesen Informationsaustausch wird das Routing-Protokoll BGP benutzt. Diese sogenannten BGP-Router sorgen also dafür, dass die Datenpäckchen schon mal im richtigen Verwaltungsbezirk (autonomen System) ankommen.

Das DUDL ist auch so ein autonomes System. Deshalb braucht es für die Verbindung zum Internet (also zu den anderen autonomen Systemen) mindestens einen BGP-Router. Ein BGP-Router des DUDL-Netzes steht bei FREE! Dieser Router hat eine direkte Schnittstelle zum DUDL-Netz.

Hat ein Teilnehmer der Funkwolke über irgendeinen Provider eine Verbindung ins Internet, gehört diese Verbindung zu dem Autonomen System dieses Providers. Alle Datenpäckchen, die über diese Verbindung gehen, landen beim Router des Providers X. Auch Datenpäckchen aus der Wolke heraus. Die Päckchen aus der Wolke haben jedoch Absender-IP-Adressen, für die der Router des Providers X nicht zuständig ist; kennt er nicht, schmeißt er einfach weg.

Dieses Problem läßt sich mit einem Tunnel lösen: Einen Tunnel durch das Internet kann man sich als eine direkte Verbindung zwischen zwei Routern vorstellen. Der Router des Teilnehmers der die Verbindung ins Internet hat (über Provider X) baut sich eine Verbindung zu dem BGP-Router des DUDL auf. Von dort werden dann die Päckchen aus der Wolke heraus weitergeleitet. Dafür wird im DUDL Routing-Protokoll OSPF eingesetzt.

Der Uplink eines Teilnehmers fällt aus. Der Router des Teilnehmers hat keine Verbindung mehr zum Internet. Der Tunnel zu dem BGP-Router des DUDL ist damit auch weg. Der Router erfährt deshalb vom BGP-Router nicht mehr die default Route – und kann sie deshalb auch nicht an die anderen Router in der Wolke weitergeben. Statt dessen bezieht der Router die Info über die default Route jetzt aus der Wolke und schickt seine Daten durch die Wolke ins Internet.

In die andere Richtung – also Datenpäckchen aus dem Internet in die Wolke hinein kommen bei einem der BGP-Router an und werden von dort in die Wolke weitergeleitet; entweder direkt oder (wenn das gerade nicht geht) durch den Tunnel zu dem anderen BGP-Router und dann in die Wolke.

Jetzt wird’s allmählich unübersichtlich. Im Bild ist jetzt auch der Uplink über IN-Berlin mit dargestellt.

Wenn der Dortmunder BGP-Router ausfällt, verkündet er nicht mehr die default Route. Alle Päckchen aus der Wolke ins Internet nehmen dann den Weg über den Uplink eines Teilnehmers – weil die default Route jetzt durch den Tunnel vom Berliner BGP-Router kommt. Alle Päckchen aus dem Internet in die Wolke hinein nehmen den Weg über den Berliner Router durch den Tunnel.

Normaler Betrieb – alle Tunnel funktionieren 🙂 Die BGP-Router verkünden die default Route. Datenpäckchen aus der Wolke können sich den kürzesten Weg ins Internet suchen (kurz im Sinne der OLSR-metrik). Päckchen aus dem Internet kommen in Berlin oder in Dortmund an und werden entsprechend in die Wolke weitergeleit.