Access Point

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Im Rahmen dieses Wikis werden die Begriffe "Access Point", "Router" und "Knoten" häufig synonym benutzt.

Ein Wireless Access Point (wörtlich "drahtloser Zugangspunkt", sinngemäß "Basisstation") ist Teil der Netzwerktopologie eines Computernetzes, das aus funkbasierten und optional zusätzlich aus kabelgebundenen Bestandteilen besteht.

Die Hauptaufgaben eines Access Point

  • An einem Access Point (AP) können sich viele WLAN-Clients (Endgeräte) einbuchen (wie viele genau hängt vom AP ab, eine gängige Menge an maximal möglichen Clients ist z. B. 253) und gegenseitig über den AP Daten austauschen. Der AP dient damit gleichzeitig als Router. Damit die Kommunikation auf der von allen Teilnehmern gemeinsam genutzten Funkfrequenz nicht unter Kollisionen zusammenbricht, kommt das Verfahren CSMA/CA zum Einsatz: Ein AP vergibt Zeitfenster zu denen ein einzelner Client Daten mit dem AP austauschen kann, und der AP gibt die Daten als Mittler in einem anderen Zeitfenster an das eigentliche Zielgerät weiter. Dazu hat der AP ein funkbasiertes Netzwerk-Interface, ebenso wie jedes Endgerät. Vergleichbar einem Switch, der im kabelgebundenen Ethernet die Netzwerkkarten mehrerer Endgeräte auf einen parallelen Datenbus schaltet, schafft ein Access Point einen funkbasierten Datenbus über den die eingebuchten Endgeräte Daten austauschen können.
  • Meistens möchte man ein WLAN auch an ein kabelgebundenes Ethernet anschliessen. Hierzu bieten viele APs ein zweites internes Netzwerk-Interface für den Ethernet-Anschluss mit einer RJ-45-Buchse. Die zweite Hauptaufgabe des APs besteht nun darin, die Signale zwischen den beiden physikalischen Medien, dem funkbasierten Interface und dem kabelgebundenen Interface, zu überbrücken. Diese Charakteristik entspricht einer Bridge und man spricht vom bridging. Genauer ist es eine Ethernet Bridge, nicht zu verwechseln mit Wireless Bridge; mehr dazu unten.

Ein Access Point ist eine aktive Netzwerkkomponente. Im Gegensatz zu passiven Netzkomponenten wie etwa Kabeln ist dies ein Gerät mit der Fähigkeit, Netzwerkdaten eigenständig zu verarbeiten.

Obwohl mehrere Arten von Wireless LANs die Verwendung von Access Points vorsehen, wird der Begriff meist synonym für die Verbindung zwischen Ethernet und 802.11 Netzen benutzt, seltener auch für die Verbindung zwischen Bluetooth und Ethernet.

Im OSI-Modell ist ein Access Point auf Schicht 2 (Link Layer, Verbindungsschicht) angesiedelt. Es handelt sich im Prinzip um einen Switch beziehungsweise eine Bridge die ebenfalls auf OSI-Schicht 2 sitzen, auch wenn viele Access Points noch weitere Funktionalitäten, wie Routing, Paketfilter oder DHCP-Server bieten, die höhere OSI-Schichten abbilden.

Access Points mit 802.11-Standard

Einem Funknetzwerk nach dem IEEE-Standard 802.11 wird ein Funknetzwerknamen (ESSID) zugewiesen. Über die ESSID können Clients verschiedene Netze auseinander halten. Ein Access Point kann nun regelmäßig Datenpakete mit der ESSID (und anderen Daten des Wireless LANs) broadcasten, damit Clients ein existierendes Netz identifizieren können.

Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal von 802.11 Basisstationen ist, welche Betriebsmodi sie unterstützen: manche Access Points können Verbindungen zu anderen APs und Clients gleichzeitig aufbauen.

Die möglichen Betriebsmodi eines 802.11 Access Point sind das Basic Service Set (BSS), das Extended Service Set (ESS), die Ethernet Bridge, die Wireless Bridge, der Wireless Repeater, das Wireless Distributed System. Diese Topologien werden auch als Infrastruktur-Modus (Infrastruktur-Netzwerke) bezeichnet.

  • Im Basic Service Set wird ein einzelner Access Point betrieben, an dem sich beliebig viele Endgeräte einbuchen und Daten austauschen können.
  • Unterstützt ein Access Point den Modus Ethernet Bridge, bietet er neben der Funkschnittstelle noch eine interne Netzwerkkarte mit RJ-45-Buchse als Schnittstelle in das kabelgebundene Ethernet und vermittelt die Daten zwischen Ethernet und Wireless LAN. Teilweise wird dieser Modus etwas verwaschen als WLAN-Router bezeichnet.
  • Für das Extended Service Set verkabelt(!) man zwei oder mehr Access Points über ein Ethernet und stellt den gleichen Funknetzwerknamen (ESSID) auf allen Access Points ein. Dadurch vergrößert sich die Reichweite des Funknetzes, denn die Clients werden automatisch zwischen den Access Points übergeben (Roaming), sobald sich der Standort des Clients entsprechend geändert hat.
  • Das Wireless Distribution System ermöglicht es, mehrere Access Points kabellos miteinander zu verbinden. Dabei unterscheidet man zwischen dem Point-to-Point Modus (Wireless Bridge) und dem Point-to-Multipoint Modus (Wireless Repeater). Es sollten dabei Access Points des selben Herstellers verwendet werden.

Den Möglichkeiten der obigen Infrastrukturmodi steht der ad-hoc Betrieb (Ad-hoc-Netzwerk) gegenüber:

  • Der Betrieb eines Wireless LAN als Independent Basic Service Set (IBSS) benötigt keinen Access Point: Im IBSS können zwei oder mehr Endgeräte ein spontanes Ad-hoc-Netzwerk aufbauen. Die Stationen kommunizieren dabei direkt miteinander (statt über einen Access Point wie im Infrastruktur-Modus) und müssen sich hierzu in gegenseitiger Funkreichweite befinden.
  • In einem Mesh Network (Mobiles Ad-hoc-Netz, MANET) wird (allgemein) jeder Teilnehmer zu einem Netzknoten; er ist nicht länger ein Endgerät. Durch das Überlappen von Funkzellen beliebiger Knoten entsteht eine spontane Vermaschung: Ein Ad-hoc-Netzwerk, in dem jeder Teilnehmer die von einem Nachbarn A eingehenden Datenpakete an den nächsten Nachbarn B weitergibt (Routing). Dadurch müssen sich zwei miteinander kommunizierende Endknoten nicht mehr in gegenseitiger Funkreichweite befinden. Netzwerkknoten können sich dabei spontan öffnen und wieder verschwinden, wenn z. B. ein Notebook ein- oder ausgeschaltet wird. Es gibt bereits erste IEEE-Standards, Software und Hardware zum Aufbau von Mesh-Netzen. (Aus gesellschaftlicher Sicht sind Mesh-Netze auf WLAN-Technologie derzeit überaus spannend: sie haben das Potential von teurer Infrastruktur größtenteils unabhängige und dadurch völlig frei zugängliche Bürgernetze zu schaffen. Die software-technischen Herausforderungen sind für netzaffine Menschen ebenso spannend.)

Außerhalb der Infrastruktur- und Ad-hoc-Modi wird oft noch ein Client-Modus unterstützt:

  • Einige Access Points können im Client-Modus betrieben werden: Ein Endgerät mit Ethernet-Anschluss (PC, Drucker, etc.) wird per Kabel mit dem Access Point verbunden. Der Access Point im Client-Modus ist ein reiner Ersatz für einen WLAN-Ethernet-Adapter (und von seiner Funktion her somit kein Access Point mehr, sondern nur noch ein Wireless Adapter).

Kompatibilitätsprobleme

Vor einem Kauf beachten: Nicht jedes Produkt unterstützt alle Betriebsmodi. Nicht jeder AP bietet eine Buchse für den einfachen Anschluss einer externen Antenne.

Im Extended Service Set Modus: Oft besteht ein Problem mit der Kompatibilität von Basisstationen unterschiedlicher Hersteller. Sollen diese zu einem gemeinsamen Netz verbunden werden und soll Roaming zwischen den einzelnen APs ermöglicht werden, müssen die Geräte Informationen über die eingebuchten Clients austauschen. Hierzu wird ein Netzwerkprotokoll benötigt, für das aber erst zeitlich verzögert der Standard IEEE 802.11F verabschiedet wurde. Zwischenzeitlich hatten schon viele Hersteller eigene, zueinander inkompatible Lösungen geschaffen.

Point-to-Point/Multipoint: Da es sich bei dem verwendeten WDS nicht um einen anerkannten Standard handelt, sollten Geräte des gleichen Herstellers verwendet werden, zumindest Geräte mit dem gleichen Chipsatz (vorher testen!).

Access Points mit 802.11 als Software-Lösung

Es gibt Software (für Linux: HostAP), die einem PC mit einer gewöhnlichen WLAN-Karte die nötige Logik beibringt, um als Access Point zu arbeiten. Nur bestimmte WLAN-Karten werden von der Software unterstützt. Diese theoretisch flexible Lösung hat auch Nachteile: Leider verfügen die WLAN-Karten selten über einen Anschluss für eine externe Antenne und ein PC hat weit größeren Strom-, Kühlungs- und Platzbedarf als ein hardwarebasierter AP, der auch bei schlechtem Wetter praktikabel mit Solarzellen betrieben werden kann und leicht gegen Umwelteinflüsse zu schützen ist.

Siehe Auch