Gateway

Definition + Alles Wissenswerte f√ľr 2020

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1. Was ist ein Gateway?

1. Was ist ein Gateway?

Als Gateway wird eine Hardware- oder Softwarekomponente bezeichnet, die eine Verbindung zwischen zwei unterschiedlichen Systemen herstellt. Der Begriff stammt aus der Informatik bzw. der Informations- und Kommunikationstechnik.

Gateways √ľbernehmen die Rolle von Umwandlern oder Vermittlern. Sie erm√∂glichen die Kommunikation zwischen Systemen, die nicht kompatibel zueinander sind. Solche Systeme k√∂nnen etwa Netzwerke sein, die mit unterschiedlichen Netzwerkprotokollen arbeiten. Dem Gateway kommt dabei die Aufgabe zu, beide Protokolle zu interpretieren und diese gegenseitig in das jeweils andere Netzwerkprotokoll umzusetzen. Es findet gewisserma√üen ein Dolmetscher-Vorgang statt.

Als Gateways k√∂nnen dezidierte Netzwerke, einzelne Rechner oder spezielle Ger√§te und Softwareprogramme fungieren. Klassisches Beispiel ist ein DSL-Router oder Netzwerk-Switch, der eine Verbindung zwischen dem Internet und einem LAN-Netzwerk herstellt. Zudem lassen sich Mobilfunknetze mit unterschiedlicher Architektur √ľber Gateways verbinden.

2. Wie funktionieren Gateways?

2. Wie funktionieren Gateways?

Gateways verbinden Netze, die zueinander nicht kompatibel sind. Solche nicht konformen Netze nutzen unterschiedliche Kommunikationsprotokolle, also eine voneinander abweichende Adressierung. Damit eine Verbindung dennoch m√∂glich ist, m√ľssen diese unterschiedlichen Netzprotokolle und √úbertragungsverfahren gekoppelt werden.

Zu diesem Zweck nimmt das Gateway eine Protokollumsetzung vor. Das bedeutet, dass eingehende Daten zun√§chst konvertiert werden, ehe sie in das Zielnetz weitergeleitet werden. Dabei fallen nicht unterst√ľtzte Daten weg, w√§hrend f√ľr den Weitertransport ben√∂tigte Daten erg√§nzt werden.

Die vollständige Umsetzung durch ein Gateway beinhaltet folgende Komponenten:

  • Umsetzung der Adressierungen
  • Umsetzung der Datenformate
  • Konvertierung der Protokolle
  • Zwischenpufferung der Datenpakete
  • Paketbest√§tigung
  • Anpassung der √úbertragungsgeschwindigkeit

Gateways können auf allen Schichten des sogenannten OSI-Modells arbeiten.

Gateway-Funktion im OSI-Modell

Beim OSI-Modell (Open Systems Interconnection model) handelt es sich um ein Referenzmodell f√ľr Netzwerkprotokolle. Das Modell basiert auf einer Schichtenarchitektur. Es verfolgt das Ziel, Kommunikation √ľber unterschiedliche technische Systeme hinweg zu realisieren. Im Rahmen des OSI-Referenzmodells werden bis zu 500 unterschiedliche Netzwerkprotokolle unterschieden.

Die Protokollumsetzung findet immer auf der kleinsten gemeinsamen Schicht (Layer) statt. Abhängig von der jeweiligen Schicht im OSI-Modell variiert die Arbeitsweise des Gateways.

Auf der ersten Ebene kommen sogenannte Medienkonverter zum Einsatz. Diese wandeln elektrische in optische Signale um. Durch ein Gateway wird somit das √úbertragungsverfahren angepasst. Das Gleiche passiert auf der Ebene des zweiten Layers, wo eine Umsetzung zwischen unterschiedlichen Netzwerktypen stattfindet.

In der dritten und vierten Schicht wird nicht die Übertragung selbst verändert, sondern unterschiedliche Protokolle werden miteinander verbunden.

In den Schichten 5-7 kommt es zu einer Umsetzung von Applikationsprotokollen bzw. von unterschiedlichen Dateiformaten. Auf dieser Ebene werden beispielsweise Faxe konvertiert, damit diese √ľber IP-basierte Datennetze √ľbertragen werden k√∂nnen. Ein weiteres Beispiel ist die Umsetzung analoger Telefonie in VoIP-Telefonie.

3. Beispiele f√ľr Gateways

3. Beispiele f√ľr Gateways

Ein Gateway verbindet Netze, die verschiedenen Netzwerkprotokollen angeh√∂ren, zum Beispiel E-Mail und Fax oder SMS und E-Mail. Zudem werden unterschiedliche Internetprotokolle √ľber Gateways miteinander verbunden.

3.1 Gateway und Router

3.1 Gateway und Router

Zu den Anfängen des Internets waren Netzwerke mit unterschiedlicher Adressierung gang und gäbe. Um solche Netze zu verbinden, mussten deren Protokolle entsprechend konvertiert werden. Heutzutage stellt das Internet Protocol (IP) die Grundlage des Internets dar.

Da bei gleichartigen Netzen keine Protokollumsetzung notwendig ist, treten Router an die Stelle des Gateways. Router leiten Netzanfragen, die nicht zum jeweiligen Subnetz gehören, in das Zielnetzwerk weiter. Sie arbeiten dabei ausschließlich auf der dritten Ebene des OSI-Modells, während klassische Gateways auf sämtlichen Schichten agieren können. Bridges und Proxy Server zählen ebenfalls zu den gängigen Erscheinungsformen von Gateways.

3.2 Internet Gateway und VPN Gateway

3.2 Internet Gateway und VPN Gateway

Als Internet Gateway wird ein Netzwerkknoten bezeichnet, der Teilnehmern den Datenaustausch zwischen dem Internet und einem privaten, lokalen Netzwerk ermöglicht.

VPN Gateways sorgen f√ľr einen vertraulichen Datenaustausch zwischen standortunabh√§ngigen Firmennetzwerken. F√ľr die eigentliche √úbertragung wird das √∂ffentliche Internet genutzt. Der Zugriff auf das Netzwerk erfolgt jedoch √ľber einen sicheren Datenkanal (VPN). Mit VPN Gateways wird eine sichere Vernetzung und Kommunikation zwischen Netzwerken an mehreren Standorten sowie die Bereitstellung von VPN-Einwahlzug√§ngen realisiert.

3.3 Media Gateways

3.3 Media Gateways

Media Gateways spielen im Bereich der Telekommunikation eine wichtige Rolle. Ton-, Bild- und Videodaten k√∂nnen mittels Media Gateways zwischen unterschiedlichen Netzwerksystemen √ľbertragen werden. Im Zuge der Protokollumsetzung werden nicht nur die Protokolldaten konvertiert, sondern auch die zu √ľbertragenen Nutzdaten.

Media Gateways bilden zudem die Br√ľcke zwischen analoger Telefonie bzw. ISDN-Telefonie und moderner IP-Telefonie. Sie werden in diesem Zusammenhang auch als VoIP Gateways bezeichnet.

Um eine technologie√ľbergreifende Kommunikation zu erm√∂glichen, muss eine physikalische Verbindung zwischen den unterschiedlichen Netzwerktypen hergestellt werden. Dies geschieht √ľber VoIP Gateways. Diese konvertieren herk√∂mmliche Telefonie in IP-Datenpakete sowie umgekehrt. VoIP Gateways arbeiten somit vollduplex. Auf diese Weise k√∂nnen nicht IP-f√§hige Telefonanlagen dennoch f√ľr VoIP-Telefonie genutzt werden.

Media Gateways spielen zudem eine Rolle, wenn es um Aspekte der Digitalisierung wie Industrie 4.0 und IoT (Internet der Dinge) geht. Gateways kommt hierbei die Aufgabe zu, den Datentransfer zwischen Endgeräten, die auf unterschiedlichen IP-Protokollen basieren, zu gewährleisten.

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