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Gateway:Bezeichnet eine Hardware- oder Softwarekomponente

Firmen verwenden häufig große Netzwerke die in mehrere kleine gegliedert sind aber auch das Internet besteht aus vielen kleineren Netzwerken. Diese Teilnetzwerke können verschiedene Strukturen aufweisen und unterschiedliche Protokolle nutzen. Damit die einzelnen Teilnetze miteinander kommunizieren können, werden zur Verbindung spezielle Vermittlungsrechner eingesetzt. Neben einigen anderen Vermittlern vor allem Gateways eingesetzt. Diese sind dafür zuständig, dass eingehende Daten eines Protokolls korrekt vom Sender- zum Empfängernetzwerk weitergeleitet werden.

Was Gateways genau sind und wie sie funktionieren und eingesetzt werden erfährst du in diesem Beitrag.

Was ist ein Gateway?

Der aus der Informatik bzw. der Informations- und Kommunikationstechnik stammende englische Begriff “Gateway” (Ausfahrt und Einfahrt) bezeichnet eine Hardware- oder Softwarekomponente. Diese Komponenten können unter anderem spezifische Netzwerke, einzelne Computer, bestimmte Geräte und Softwaresysteme sein. Ein gängiges Beispiel stellt ein DSL-Router oder Switch dar, die eine Verbindung zwischen dem Internet und einem LAN-Netzwerk ermöglichen.

Erst Gateways machen die Kommunikation verschiedener Systeme mit unterschiedlichen Protokollen möglich. Dabei stellen sie die Verbindung zwischen zwei Netzen dar, die zueinander nicht kompatibel sind. Solche Netzwerke nutzen nicht einheitliche Kommunikationsprotokolle und somit auch abweichende Adressierungen. Um trotz allem eine Verbindung zu ermöglichen, werden die ungleichen Netzprotokolle gekoppelt.

Das Gateway fungiert dabei als eine Art Übersetzer, der beide Protokolle interpretiert und in das jeweils andere Netz überträgt. Dabei werden zuerst die eingehenden Daten so konvertieren, dass ein anderes System sie versteht und dann in das andere Netzwerk übertragen. Ein Gateway ist dabei in der Lage, die spezifischen Eigenschaften von Sender und Empfänger zu erfassen und für die Übertragung zu nutzen. Nicht relevante Daten fallen weg und zusätzlich benötigte Daten werden ergänzt.

Die Funktionsweise im OSI-Modell

Das OSI-Modell (Open Systems Interconnection) ist ein konzeptionelles Modell für Netzwerkprotokolle. Es ermöglicht verschiedenen Systemen mit unterschiedlichen Protokollen miteinander zu kommunizieren. Das Modell basiert auf einer Schichtenarchitektur. Dabei wird das Kommunikationssystems in sieben abstrakte, übereinanderliegende Schichten bzw. Layer aufgeteilt. Dabei erfolgt die Protokollumsetzung immer auf der kleinsten gemeinsamen Ebene. Abhängig von der jeweiligen Schicht im OSI-Modell variiert die Arbeitsweise des Gateways.Die Trennung zwischen Konzept und Umsetzung der Funktionalität nimmt von Ebene eins bis sieben zu.

Layer 1: Physical Layer – Bitübertragung

Ist die unterste Schicht des OSI-Modell. Diese Ebene stellt physische Geräte als Schnittstellen zur Verfügung. Dabei erfolgt eine physikalische Anpassung an das Übertragungsmedium. Die Daten werden in einen Bitstrom, eine Zeichenkette aus Nullen und Einsen umgewandelt. Zudem wird auf dieser Schicht die Signalkonvention geregelt, in welcher Form die einzelnen Bits übertragen werden sollen.

Layer 2: Data Link Layer – Sicherung

Die Sicherungsschicht sorgt für eine stabile und möglichst fehlerfreie Übertragung zwischen dem Endgerät und dem Übertragungsmedium. Diese Ebene verfügt über Mechanismen zur Fehlererkennung, die zur Vermeidung von Übertragungsfehlern und Datenverlust dienen. Dazu zählen Funktionen wie die Fehlererkennung, Fehlerbehebung und Datenflusskontrolle. Auf dieser Schicht findet außerdem auch die physikalische Adressierung von Datenpaketen statt.

Layer 3: Network Layer – Vermittlung

Aufgabe der Vermittlungsschicht auch Netzwerkschicht, ist die Steuerung der Kommunikation zwischen den Systemen. Auf dieser Ebene erfolgt die Bereitstellung von Netzwerkübergreifender Adressen und die logische Adressierung der Endsysteme. Zudem findet hier das Routing (Wegfindung vom Sender zum Empfänger) statt. Dies umfasst den Aufbau und die Aktualisierung von Routingtabellen und die Fragmentierung (zerstreute Speicherung) von Datenpaketen.

Layer 4: Transport Layer – Transport

Diese Ebene ist für die End-zu-End-Kommunikation zwischen den beiden Geräten zuständig und stellt somit das Verbindungsglied zwischen der transportorientierten und anwendungsorientierten Schicht dar. Zu den Aufgaben der Transportschicht gehört, die Daten von der Sitzungsschicht (Layer 5) in einzelne Segmente zu zerlegen, bevor sie an die Netzwerksicht (Layer 3) übermittelt werden. Ein weiterer Punkt ist die Fluss- und Fehlersteuerung um eine eine optimale Übertragungsgeschwindigkeit und die Vollständigkeit der übertragenen Daten sicherzustellen.

Layer 5: Session Layer – Sitzung

Die Sitzungsschicht auch Kommunikationsschicht genannt, arrangiert den Austausch zwischen zwei Systemen. Um zum Beispiel Zusammenbrüche der Sitzung zu beheben, sind in dieser Ebene Steuerungs- und Kontrollmechanismen für die Verbindung und den Datenaustausch implementiert. Diese sorgen für für einen organisierten und synchronisierten Datenaustausch.

Layer 6: Presentation Layer – Darstellung

Schicht 6 ist für die Ausgabe von Daten in Standardformate verantwortlich. Die Darstellungsschicht ermöglicht somit eine vorzeigbare Syntax der Daten. Hier werden insbesondere die Daten so umgewandelt, dass sie von dem Application Layer (Ebene 7) des emfangendes Geräts gelsen werden können. Weiterhin gehören auch die Datenkomprimierung und die Verschlüsselung zum Presentation Layer.

Layer 7: Application Layer – Anwendung

Ist die oberste Schicht des OSI-Modell. Die Anwendungsschicht stellt Funktionen für die Anwendungen zur Verfügung. Diese Ebene stellt die Verbindung zu den unteren Schichten her. Auf der Anwendungsebene findet auch die Dateneingabe und -ausgabe statt. Die einzelnen Anwendungen sind kein Bestandteil des Application Layers.

Wann kommen Gateways zum Einsatz?

Gateways kommen auf jeder Ebene des OSI-Modell zum Einsatz. Ihre Funktionsweise richtet sich danach, welche Aufgabe auf der jeweiligen Schicht ausgeführt wird.

Häufig werden Gateways als Schnittstelle in einem lokalen Netzwerk verwendet, um den Datenaustausch mit dem Internet zu ermöglichen.

Im Bereich der Telekommunikationsmedien dienen Gateways als Verbindung zwischen unterschiedlichen Netzwerken um Ton-, Bild- oder Videodaten zu konvertieren. Sogenannte Payment Gateways stellen hingegen Verbindungspunkte zu bestimmten Bezahldiensten oder einer bestimmten Website dar. Darüber hinaus existieren Gateways als Basis für sogenannte Netzwerktunnel. Dazu gehören beispielsweise interne Unternehmensnetzwerke.

Erscheinungsformen von Gateways

Gateways existieren in verschiedenen Formen, die jeweils für unterschiedliche Aufgaben verantwortlich sind. Dabei haben sie alle ein Ziel: Sie dienen als Vermittler zwischen verschiedenen Systemen.

Ein Internet Gateway ermöglicht Teilnehmern den Datenaustausch zwischen dem Internet und einem privaten, lokalen Netzwerk. Zudem hat ein Internet Gateway dabei die Fähigkeit unterschiedliche Protokolle zu benutzen. Solch ein Gateway stellt beispielsweise eine Kombigerät aus DSL-Router und DSL-Moden dar.

VPN Gateways werden häufig für einen vertraulichen Datenaustausch zwischen nicht ortsgebundenen Firmennetzwerken verwendet. Die Verwendung für private Netzwerke ist allerdings auch möglich. Für die grundlegende Übertragung wird dabei das öffentliche Internet genutzt. Der Zugriff auf das Firmennetzwerk erfolgt hierbei aber über eine sichere Datenverbindung (VPN). So kann eine vertrauliche Kommunikation zwischen Netzwerken an verschiedenen Standorten sichergestellt werden.

Im Bereich der Telekommunikation besitzen Media Gateways eine große Bedeutung. Hierbei können Ton-, Bild- und Videodaten zwischen unterschiedlichen Netzwerksystemen übertragen werden. Im Rahmen der Protokollumsetzung werden nicht nur die Protokolldaten umgewandelt, sondern auch die zu übertragenen Nutzdaten. Zudem ermöglichen sie in der Digitalisierung wie Industrie 4.0 und IoT (Internet der Dinge), den Datenaustausch zwischen den Endgeräten.

Über VoIP Gateways (“Voice over IP”) werden Signale und Daten aus der herkömmlichen Telekommunikation in VoIP-Datenpakete umgewandelt und auch umgekehrt. Mögliche Daten und Signale können dabei ISDN-Daten oder analoge Telefonsignale sein. Mit dieser Möglichkeit können nicht IP-fähige Telefonanlagen trotzdem für VoIP-Telefonie genutzt werden und mit modernen IP-fähigen Geräten kommunizieren.

Wesentlicher Unterschied zum Router („Default Gateway“)

Oftmals werden Router und Gateways synonym verwendet, da die Funktionen eines Routers deren eines Gateways sehr ähneln. Ein Gateway ist jedoch nicht zwangsläufig auch ein Router. Ein Default Gateway ist ausschließlich für das Empfangen und Analysieren der Informationen aus einem Netzwerk zuständig, um diese Daten an ein anderes Netzwerk weiterzuleiten.

Der bedeutendste Unterschied zum Gateway besteht darin, dass ein Router die übermittelten Daten nicht selbst verändert kann. Ein Gateway hingegen kann bei Bedarf die übermittelten Daten umwandeln. Weiterhin ist ein Gateway auf allen Ebenen des OSI-Modells beteiligt. Ein Router agiert ausschließlich auf der dritten Ebene, der Vermittlungsschicht.

Was bedeuten die Fehlermeldungen 502 und 504?

Leider ist das Surfen im Netzt für uns nicht immer reibungslos möglich. Da kann es schon einmal vorkommen, dass wir auf einer Webseite mit einem HTTP-Statuscode konfrontiert werden. Dann ist ärgerlicherweise der Verbindungsaufbau gescheitert. Im allgemeinen sind 500er-Fehlermeldungen im Gegensatz zu den 400er-Fehlermeldungen nicht so bekannt, können aber in der Regel leicht behoben werden.

502 Bad Gateway

Der Bad-Gateway-Error gehört mit dem 404-Error (Seite nicht gefunden) zu den am häufigsten auftretenden Fehlermeldungen beim Surfen im Internet. Ist ein Gateway beschädigt, wird der HTTP 502 Fehler mit dem Zusatz “Bad Gateway” erzeugt. Dies bedeutet, dass der angesteuerte Server aktuell nicht erreichbar ist. In diesem Fall ist nicht eindeutig klar, an welchem Punkt der Übertragung der Fehler aufgetreten ist.

Problemlösung: Bei dem Statuscode 502 handelt es sich in der Regel um einen Fehler der nicht von dir verursacht wurde. Sehr wahrscheinlich liegt die Ursache daran, dass der Server temporär überlastet ist. Um den Fehler zu beheben reicht es oftmals aus, lediglich die Seite erneut zu laden.

504 Gateway Timeout

Ist eines der vorangestellten Systeme ausgefallen, kann es zum Scheitern deiner Anfrage kommen. Hierbei ist ein notwendiger Server in der Verbindungskette temporär nicht verfügbar und kann nicht zeitnah mit dem Server, der als Gateway eingesetzt wird kommunizieren. Daher kann die Antwort nicht rechtzeitig innerhalb des festgelegten Zeitfensters erfolgen. Dies führt zu einer Zeitüberschreitung und die Anfrage kann nicht ausgeführt werden. Die Folge: Der HTTP-Statuscode 504 Gateway Timeout wird erzeugt.

Problemlösung: Zum größten Teil besteht der 504-Error nur für eine kurze Zeit. Um den 504 Gateway Timeout zu beheben, besteht eine schnelle und simple Möglichkeit. Du kannst hier nach ganz einfach die betreffende Webseite erneut aufrufen.