Jun 22 2013

Freifunk/DUDL – strukturierte Stichwortliste zum Vortrag am 22.6.2013

Von um 13:28 in 30 Jahre WiLaDo,DUDL,Freifunk

1. Einleitung

Der vorangegangene Vortrag [1] beschäftigte sich mit den Möglichkeiten (lizenz)freier Netzwerk-Infrastruktur mit Richtfunk. Diese wurden in der Bachelor-Arbeit [2] konzeptionell und teils sogar experimentell ausgelotet. Das geschah nicht im berühmt-berüchtigten Elfenbeinturm, sondern im Kontext des WiLaDo, der die Erfahrung und Infrastruktur eines realen Providerprojektes (FREE!) dafür verfügbar machen konnte.

F. N.

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Version $Revision: 1.3 $ $Date: 2013/07/29 18:16:40 $ FN

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung
2. Vorbemerkungen
3. Verbindungsarten
4. Vorteile von ad-hoc [1]
5. Nachteile von ad-hoc
6. Lösungsmöglichkeiten (für die Nachteile von ad-hoc), und wie sie im DUDL genutzt werden
7. Lehren aus den bisherigen Erfahrungen mit DUDL, oder: community/commons versus Vereinzelung / Konsumismus
8. Ausblick
9. Verweise
10. Fußnoten

1. Einleitung

Der vorangegangene Vortrag [1] beschäftigte sich mit den Möglichkeiten (lizenz)freier Netzwerk-Infrastruktur mit Richtfunk. Diese wurden in der Bachelor-Arbeit [2] konzeptionell und teils sogar experimentell ausgelotet. Das geschah nicht im berühmt-berüchtigten Elfenbeinturm, sondern im Kontext des WiLaDo, der die Erfahrung und Infrastruktur eines realen Providerprojektes (FREE!) dafür verfügbar machen konnte.

Dazu gehört neben früheren und aktuellen Nutzungen von WLAN per Richtfunk auch die Erfahrung mit einer „anderen Art“ der WLAN Nutzung: nämlich den auf dem sog. ad-hoc Modus des WLAN basierenden Freifunk. Die konkrete Ausprägung von Freifunk im Umfeld des WiLaDo hat einige Besonderheiten, incl. des Namens: Dortmunder UrchDieLuft Netzwerk oder durchdieluft.net, Abk.: DUDL [3]. Die in diesem Vortrag dargestellten Konzepte von und Erfahrungen mit Freifunk/DUDL sollen einerseits dazu dienen, aus ihnen für ähnliche Projekte zu lernen, andererseits auch nachvollziehbar zu machen, warum der WiLaDo sich aktuell erstmal für einen Richtfunkbackbone engagiert. Was keinen Widerspruch zwischen den beiden Ansätzen darstellt, sondern die Perspektive einer ergiebigen Symbiose eröffnen kann.

Anhand einiger Folien aus einem älteren Vortrag [4] über Freifunk/DUDL wurden die Grundlagen von und bisherigen Erfahrungen mit Freifunk/DUDL zusammenfassend dargestellt. Es folgt unten nur eine knappe, leicht ausformulierte und strukturierte Stichwortliste. Die Seitenangaben in den folgenden Notizen beziehen sich auf diese gerade genannten Vortragsfolien. Fachausdrücke werden nicht erklärt (sorry – können bei Interesse zB auf Wikipedia nachgeschlagen werden), also ggf. einfach erstmal überlesen und sich statt dessen zB auf die sozialen Aspekte konzentrieren.

2. Vorbemerkungen

  • DUDL ist insofern ein „Spezialfall“ von Freifunk, als dass die Kombination aus (gemeinnützigem) Provider und einer damit sozial teilweise überlappenden, der Freifunkidee aufgeschlossenen Nachbarschaft, eher selten anzutreffen sein dürfte. Das sollte vor einer Übertragung möglicher, insb. technischer „Lehren“ aus dem DUDL berücksichtigt werden.
  • Diese „strukturierten Notizen“ sind nach dem realen Vortrag am 22.6.2013 entstanden, und keine genaue Wiedergabe desselben.
  • Insb. die folgenden „Lehren“ und der „Ausblick“ wurden vom Vortrag beim WiLaDo-Jubiläum nur gestreift, da dieser schon (zu sehr) mit der Erläuterung technischer Aspekte beschäftigt war. (Tja, aber ohne Arme keine Kekse;)
  • Die auf dem Jubiläum uraufgeführten FREE!shirts [5] zieren ja auch die Baran-Graphen [6][7], eine nunmehr 50 Jahre alte Visualisierung der Idee eines vermaschten Kommunikationsnetzes. Daraus ergab sich übrigens der Hinweis auf eine interessante medientheoretische Abhandlung zu ad-hoc Netzen [8] … Aber jetzt in medias res:

3. Verbindungsarten

  • Punkt-zu-Punkt (Richtfunk) und Punkt-zu-Multipunkt
  • Unterschied bei WLAN zwischen Infrastrukturmodus (d.h. mit access point (AP; S. 17)) und ad-hoc mode (alle stations sind gleichwertig):
    • Sterntopologie versus offene Topologie (mesh, zB S. 22)
    • Dienstanbieter (Betreiber des AP) und Konsument (client station) versus „alle sind das Netz“ (Freifunk-Konzept)

4. Vorteile von ad-hoc [1]

  • egalitäres Konzept (s. „Pico Peering Agreement“; S. 16)
  • jede*r eignet sein*ihr eigenes equipment
    • ⇒ keine Kapitalkonzentration
    • ⇒ keine hierarchisierenden Abhängigkeiten (vom Dienstleister bzw. Eigner)
  • jede*r weitere Teilnehmer*in vergrößert das Netz
    • jede*r Teilnehmer*in kann für Zuwachs um weitere Teilnehmer*innen sorgen
    • soziale Struktur des Funknetzes ist frei vereinbar (aber erforderlich;-)

5. Nachteile von ad-hoc

die teilnehmenden stations bilden typischerweise kein auf layer 1 (im OSI-Referenzmodell) vollständig zusammenhängendes Netz:

⇒ keine zentrale Koordination der Nutzung des Funkkanals, der für alle an diesem Netz teilnehmenden WLAN-Geräte (stations) der gleiche ist

      • ⇒ Interferenzen, also geringere verfügbare Bandbreite und höhere Latenzen
    • ⇒ keine (unmittelbare) Verbindung aller teilnehmenden stations auf layer 2 [2]
      • ⇒ also muss der Zusammenhang des ad-hoc Netzes auf layer 3 (IP) hergestellt werden
  • je länger die Wege im Funknetz werden, desto geringer wird die jeweils verfügbare Bandbreite (1-Kanal-Halbduplex, Interferenzen)
  • technische Parameter müssen von allen Teilnehmer*inn*en ebenso eigenverantwortlich wie koordiniert verwendet und verwaltet werden, weil es keinen zentralen Dienstleister gibt, der sie konfiguriert bzw. durchsetzt.
  • die jeweilige Verfügbarkeit ist tendenziell weniger „garantiert“ als bei einem Dienstleistungsverhältnis
  • bei mehrfachen uplinks ins Internet kann es zu Verbindungsabbrüchen kommen, wenn NAT im Spiel ist (S. 24), was bei Konsumentenuplinks (leider) der übliche Standard ist.

6. Lösungsmöglichkeiten (für die Nachteile von ad-hoc), und wie sie im DUDL genutzt werden

  • Zusammenhalt des Netzes durch routing (layer 3, IP)
    • spezielle routing Protokolle, die für die Probleme „in der Luft“ ausgelegt sind (Freifunk/DUDL: OLSR; S. 19)
    • spezielle Metriken (Freifunk/DUDL: ETX; S. 21) für diese Protokolle, die auf die wechselhaften (physikalischen, layer 1) Erreichbarkeiten zwischen den (vielen) stations reagieren können („Funkwetter“, „Wellenmagie“ – im Gegensatz zu Richtfunk mit Sichtverbindung werden WLAN-Verbindungen in bebauter Umgebung, wo sich die meisten Antennen innerhalb geschlossener Räume befinden, durch viele Faktoren beeinflusst – und damit im doppelten Sinne „unberechenbar“ – sodass nur durch Messen der aktuellen Verbindungsqualitäten und entsprechende Anpassung des routings mit der physischen Störungsdynamik umgegangen werden kann.)
  • für die Koordination innerhalb eines Freifunknetzes sind an technischer Infrastruktur üblicherweise Mailinglisten und ein Wiki ausreichend. (Daraus folgt nicht, dass das reine Vorhandensein solcher technischer Mittel bereits die Lösung evtl. kommunikativer bzw. sozialer Probleme in einer community darstellt;-)

  • mehrere uplinks ins Internet (S. 23)

    • zur Erhöhung der Verfügbarkeit

    • aber kein NAT! (S. 24)

      • ⇒ DUDL: komplexes routing Konzept mit OLSR, OSPF, BGP (S. 25-35; [9])

    • DUDL: „echte“ IP-Ressourcen (S. 25)

      • eigener IPv4-Adressblock (sog. PI-Adressen, PI = provider independent)
      • eigenes autonomous system (AS)
      • ⇒ Vermeidung juristischer Probleme bei NAT, weil sonst der*die Inhaber*in des Konsumentenuplinks für „Vergehen“ von anderen Freifunkteilnehmer*inne*n als „(Mit-)Störer“ in Anspruch genommen werden kann (s.a. S. 10; [10]).
      • ⇒ „echte“ Ressourcen (IP-Adressblock und ASN (autonomous system number)) müssen beim RIPE NCC beantragt werden
      • ⇒ (seit 2009, [11]): eine formale Organisation muss Nutzungsvertrag für IP-Ressourcen mit RIPE NCC abschließen (WiLaDo ist ein e.V., das ist formal ausreichend) [3]
    • mehrere uplinks bedeuten tendenziell kürzere Wege zwischen einem Knoten im Inneren des Funknetzes durch die Luft und dem (verlustfreien) kabelbasierten (Inter)Netz, und damit höhere verfügbare (Internet-)Bandbreite für einen solchen DUDL-Knoten. [4]

7. Lehren aus den bisherigen Erfahrungen mit DUDL, oder: community/commons versus Vereinzelung/Konsumismus

  • sobald ein Freifunknetz größer und komplexer wird als etwa ein nachbarschaftlicher Freundeskreis, der einen uplink gemeinsam nutzt, stellen sich Fragen nach Koordination, Verfügbarkeit, Verantwortlichkeit, Verbindlichkeit.

  • auf die Dauer steht eine sich daraufhin herausbildende Dienstleistungsstruktur (einige Durchblicker*innen kümmern sich halt um das Netz und die Wehwehchen der anderen Teilnehmer*innen) vor ähnlichen Problemen wie andere ehrenamtliche Bemühungen in einer real ex. kapitalistischen Gesellschaft:

    • Konkurrenz mit dem „normalen“ Internetkonsum, d.h. insb. den Konzernen, die Internet-Zugang verkaufen, also mit dem Mono- bzw. Oligopol der Letzten Meile.

      • ⇒ (häufigere) Störungen oder suboptimale Zustände ((zu) geringe Bandbreite, (zu) hohe Latenz), welche die Teilnehmer*innen dem Funknetz zuordnen, führen zu Abwanderungen zu solchen Konzernen, da diese der „bessere Dienstleister“ sind (freie Netze haben üblicherweise eine 0-Kapitalisierung, können also nicht direkt gegen große Kapitalakkumulationen am „Markt“ konkurrieren)

    • ehrenamtlich Aktive, insb. solche mit technischem know how, werden vom Kapital eingekauft und haben dann (oder aus anderen persönlichen Umständen) keine Lust oder Energie mehr, sich für Freifunk zu engagieren

      • ⇒ die Netzqualität sinkt oder es können anstehende Weiterentwicklungen nicht mehr gestemmt werden ⇒ Abwanderungen (s.o.)
      • ⇒ sozial gegensteuern, durch regelmäßige Treffen, Subbotniks, Schulungen, Förderung neuer admins

  • Freifunk dient im Endeffekt nur noch als Internet-Zugang, weil

    • die heutigen Internet-Konsument*inn*en keine Vorstellung eines Unterschieds von lokal/global mehr haben – die Abstraktion vom Raum gehört zum konzeptionellen „Urgestein des Internet“ [12].
    • der Aufbau lokaler Netzwerkdienste (subjektiv) gar nicht mehr „lohnt“, da es „alles“ ja schon viel konsumfreundlicher „im Internet“ gibt – ein Bewusstsein des Preises, der auch bei „0 €“ von den Konsument*inn*en gezahlt wird, kann von diesen wg. des ohnehin universellen Ohnmachtsgefühls nur noch verdrängt werden, egal wie groß die dahingehenden Skandale noch werden mögen.

    • ⇒ nur ein starker sozialer Zusammenhang (im Kern) eines Freifunknetzes kann

      • für Nachhaltigkeit des Netzes sorgen,
      • oder sogar den Betrieb lokaler Dienste (zB mail, Diskussionen, proxy/tor, Telefonie, Mediathek, Radio, …) motivieren und praktisch ermöglichen, woraus
      • konkrete Selbstermächtigung, Widerstandspotentiale und die Überwindung der Ohnmacht resultieren können.
    • ⇒ Vernetzung mit anderen an community/commons orientierten lokalen Projekten kann lokale Kommmunikationsinfrastruktur „lohnender“ machen.

8. Ausblick

  • WiLaDo unterstützt Leute, die allgemein Interesse an Freifunk in Dortmund oder DUDL im speziellen haben, etwas eigenes aufzubauen und/oder mit an dem bisher Aufgebauten weiter zu arbeiten. Dabei gilt das WiLa-Prinzip „Hilfe zur Selbsthilfe“, d.h. der WiLaDo kann Kenntnisse vermitteln, aber nicht dauerhaft als Dienstleister auftreten.
  • Für die zukünftige (Mit-)Nutzung von Richtfunkstrecken (zB) durch Freifunk wäre es sinnvoll, wenn sich Interessierte frühzeitig beim WiLaDo melden, damit das in die entsprechenden Planungen einfließen kann.
  • Die systematische Einbeziehung von Richtfunkbackbones incl. des 5 GHz Bandes (802.11a) kann auch performance und Verfügbarkeit in anderen Freifunknetzen verbessern helfen.
  • Für Interessierte empfiehlt sich der Kontakt mit der überregionalen Freifunk-Szene, um auf technische Erfahrungen und Entwicklungen (Freifunk firmware, B.A.T.M.A.N., route redistribution (s. [4]), …) und soziale Erfahrungen und Zusammenhänge zurückgreifen zu können. (Dem*der*den Vortragenden mangelt es leider umständehalber genau daran, also an einem Überblick über den aktuell erreichten Entwicklungsstand der Freifunk-Bewegung.)
  • Eine Verallgemeinerbarkeit des technischen Ansatzes des DUDL über seinen konkreten jetzigen Kontext hinaus erscheint mittlerweile durchaus auch mit sehr geringem, freifunkkompatiblem Kapitaleinsatz (aber dafür mit reichlich sozialem Kapital;) realistisch möglich.

9. Verweise

  1. Vortragsfolien über Richtfunknetze: http://www.wissenschaftsladen-dortmund.de/der-wissenschaftsladen-dortmund/30-jahre-wilado/richtfunk-und-internet/
  2. Bacherlorarbeit über Richtfunknetze: http://www.wissenschaftsladen-dortmund.de/2013/04/01/bachelorarbeit-internet-anbindung-per-richtfunk/
  3. Projektseite des DUDL beim WiLaDo: http://www.wissenschaftsladen-dortmund.de/projekte/durchdieluftnet/
  4. Vortragsfolien von 2007 über Freifunk/DUDL (auf dieses Dokument beziehen sich die Seitenzahlen in obigen Notizen): http://hitforum.de/dudl-pre.pdf (update – jetzt hier: http://archiv.free.de/dudl/dudl-pres.pdf)
  5. Foto mit (Grill und) FREE!shirt: http://www.wissenschaftsladen-dortmund.de/wp-content/uploads/2013/07/grill.png
  6. „Introduction to Distributed Communications Networks“, Original der „Baran-Graphen“: http://www.rand.org/pubs/research_memoranda/RM3420/RM3420-chapter1.html
  7. Vektorisierte Version der „Baran-Graphen“: http://projekte.free.de/anarchismus-und-internet/A+I.midi.html#idp27249056
  8. „Individuation, Nachbarschaft und Protokoll – Spontane Routen-Emergenz in Meshnetzwerken“, S. 33-46 in: http://digital.ub.uni-paderborn.de/hs/download/pdf/574642?originalFilename=true
  9. Erklärungen zum routing im DUDL: http://www.wissenschaftsladen-dortmund.de/2013/02/10/das-dudl-routing/
  10. Freifunk statt Angst: http://freifunkstattangst.de/
  11. „Contractual Requirements for Provider Independent Resource Holders in the RIPE NCC Service Region“: http://www.ripe.net/ripe/docs/ripe-452
  12. Internet und die Abstraktion vom Raum: http://projekte.free.de/anarchismus-und-internet/A+I.midi.html#kollektive-vereinzelung
  13. „Reaching the Last /8“: http://www.ripe.net/internet-coordination/ipv4-exhaustion/reaching-the-last-8

10. Fußnoten

[1][2][3][4]

[1] Die Klassifizierung als Vorteil erfolgt hier aus einer WiLa-Perspektive. D.h. andere – zB hierarchieorientierte Menschen oder Kapitaleigner*innen – könnten eine andere Klassifikation bevorzugen.

[2] Eine Lösung für den Zusammenhalt auf layer 2 wäre IEEE 802.11s. U.W. gibt es dafür leider noch keine interoperablen open source Implementierungen.

[3] Da mittlerweile die letzten global verfügbaren IPv4 Adressblöcke vergeben werden, ist es heute im Einzugsbereich des RIPE NCC nur noch möglich, IPv6 PI-Adressen zu bekommen. Um noch eigene IPv4 Adressen zu erhalten, müsste ein dem DUDL ähnliches Projekt LIR werden [13].

[4] Dies gilt zunächst aber nur für Pakete, die von einem Innenknoten in Richtung Internet laufen, denn diese folgen dem (laut OLSR/ETX Metrik) kürzesten Weg „durch die Luft“ in Richtung Internet. Aber die Rückpakete aus dem Internet – und die machen in einem Konsumentenumfeld den weitaus größeren Teil der genutzten Bandbreite aus – werden ja aufgrund des globalen routings im Internet an irgendeinen BGP router des DUDL zurückgeschickt, weil das Internet (sinnvollerweise) nichts über das routing innerhab des DUDL AS weiß. Das bedeutet, dass der Rücktraffic einen längeren Weg „durch die Luft“ zurücklegen muss, als nötig, womit der dank mehrerer uplinks entstandene Bandbreitenvorteil wieder verloren geht. Wirksame Abhilfe würde in einem DUDL-ähnlichen Netz dadurch geschaffen werden, dass die host routes incl. ETX Metrik vom OLSR ins OSPF des AS redistribuiert werden. Dazu fehlten im DUDL bisher die Kräfte.
(update 2019: Mittlerweile existiert eine Lösung des Problems im Labormaßstab, siehe Routing in Freifunknetzen und Zusammenfassung der IGP-Kopplung)

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