Wer auf die Vorteile eines LAN - wie hohe Geschwindigkeiten, einfache Verkabelungs- und Erweiterungsmöglichkeiten - nicht verzichten will, benötigt für den Übergang auf öffentliche oder private Netze leistungsfähige Gateways. Kein LAN-Hersteller kann es sich, leisten, diesen Bereich zu vernachlässigen.
LANs wurden entwickelt zur Lösung der Probleme, die entstehen, wenn man verschiedene Gerätetypen oder Geräte verschiedener Hersteller miteinander verbinden möchte. Es ist klar, daß die Bemühungen der LAN-Hersteller zur Befriedigung dieser Bedürfnisse, beeinflußt durch die jeweiligen Erfordernisse, zu technologisch ganz unterschiedlichen Konzepten geführt haben. Denn tatsächlich gibt es ja für die meisten Anwendungen jeweils optimale Lösungen, die sich in ihren Prinzipien wesentlich unterscheiden. So wird ein Benutzer, für dessen Prozeßsteuerungen garantierte Antwortzeiten von Bedeutung sind, mit einem LAN nach dem Token-Prinzip besser bedient sein als ein anderer, der Wert auf hohe Datenraten legt, auch wenn eine große Zahl von weiteren Benutzern das Netz mit ihm teilt. Er wird sich (im lokalen Bereich) möglicherweise für ein Ethernet-System entscheiden. Neben den lokalen Netzen haben in den letzten Jahren auch öffentliche Vermittlungsnetze, wie zum Beispiel das Datex-P-Netz der Bundespost, an Bedeutung gewonnen und es ist sicher, daß ihre Bedeutung in der Zukunft noch weiter zunehmen wird.
"Internetting"-Problem
Der LAN-Benutzer will nun einerseits nicht auf die in seinem Netz zur Verfügung stehenden schnellen Kommunikationsmöglichkeiten verzichten. Andererseits besteht für ihn die Notwendigkeit, mit fremden Netzen zu kommunizieren, um zum Beispiel auf räumlich entfernte Daten zuzugreifen oder die lokalen Rechner durch Übertragung von Aufgaben auf entfernte Rechner zu entlasten. Das heißt, er muß verschiedene Netze miteinander verbinden, und die Lösung dieses "Internetting"-Problems sind die Gateways.
Mit Hilfe von Gateways werden hybride Netze möglich, die in bezug auf Technologie und Datentransport-Methode optimal an die Erfordernisse angepaßt sind. Und nur so sind wirklich integrierte "Multi-vendor"-Systeme möglich, und der Kunde ist nicht der Willkür einzelner Hersteller ausgeliefert.
Kein Netzwerkhersteller wird es sich deshalb in der Zukunft leisten können, eine LAN-Lösung ohne Gateways, zumindest zu so wichtigen Netzen wie Datex-P oder SNA (und in der Zukunft ISDN) anzubieten.
Ein Gateway-Server ist keine passive Verbindung wie zum Beispiel ein Repeater, sondern er stellt einen aktiven, intelligenten Netzknoten dar. Er operiert zwischen Netzen der gleichen oder aber von verschiedener Art und kann mit den Systemelementen oder Knoten der angeschlossenen Netze kommunizieren. Er muß Routing-Funktionen und Protokoll-Umsetzungen ausführen und besteht deshalb normalerweise aus mehreren Modulen (Abbildung 1): aus den Schnittstellen zu den Netzen, den Protokollsystemen der beiden Netze und einem Protokoll-Übersetzermodul (Translator).
Die Netz-Interface-Modulen implementieren typischerweise die Schichten 1 und 2 des ISO-OSI-Modells und unterscheiden sich deshalb ganz wesentlich je nach Art der physikalischen Schnittstellenanforderungen. Dagegen können sich die Protokollmodule hardwaremäßig gleichen, unabhängig davon, welche Protokolle in ihnen prozessiert werden (ISO-Schichten 3 und höher). So entsprechen zum Beispiel bei einem Gateway, das ein Ethernet-LAN mit dem Datex-P-Netz verbindet, die Protokoll-Systeme A und B den XNS-ITP-beziehungsweise den X.25-Protokollen.
Ein Gateway-Server ist, ganz ähnlich wie File- oder Print-Server, eine gemeinsam genutzte Ressource, und genauso wie andere gemeinsam genutzte Ressourcen erreichen ihn mehr Daten als typische Netzstationen ñ er muß mehr Durchsatz verarbeiten. Aus diesem Grund ist die Performance eines Gateway-Servers von noch größerer Bedeutung als die der anderen Server am Netz. Dies gilt für alle Module des Gateways, sowohl für das Netzwerk-Interface als auch für das Protokoll-Processing-Modul. Die Performance eines Gateways kann zum Beispiel dadurch verbessert werden, daß man die Aufgaben der unterschiedlichen Modulen von verschiedenen CPUs aufführen läßt, wie das bei einigen am Markt befindlichen Gateways der Fall ist.
Flußkontrolle notwendig
Gateways werden in drei verschiedenen Funktionen eingesetzt (siehe Abbildung 2):
a) zur Vernetzung von zwei LANs des gleichen Typs (zum Beispiel Ethernet-Ethernet, GS/3 in Fig. 2) oder unterschiedlichen Typs (zum Beispiel Ethernet-Breitband, GS/6) Dabei kann die Verbindung zwischen den LANs als Standleitung, als Glasfaser-, Mikrowellen- oder Satellitenübertragungsstrecke ausgebildet sein.
b) zur Verbindung von LAN und WAN (beispielsweise Ethernet-Datex-P, GS/1 in Fig. 2) oder
c) zur Verbindung von LAN und LAN über ein WAN.
In allen Fällen wird im allgemeinen nach dem Store-and-forward-Prinzip gearbeitet, das heißt, die Daten werden nicht einfach durchgereicht, sondern im Gateway zwischengespeichert und erst in einem zweiten Schritt an den Empfänger weitergegeben. Das Gateway muß also fähig sein, mit beiden Netzen eine effiziente Flußkontrolle durchzuführen. Verantwortlich für die Überwachung des korrekten Datenflusses zwischen zwei kommunizierenden Partnern sind aber letztlich die Ende-zu-Ende-Protokolle der höheren Schichten im ISO-OSI-Modell. Weitere Aufgaben, die das Gateway übernehmen muß, sind die geeignete Adressierung und das Routing der Datenpakete über die Netzgrenzen hinweg sowie bei Netzen, die mit unterschiedlichen Paketlängen arbeiten, die Anpassung der Pakete.
Verfügbarkeit, Effektivität und Performance der Gateway-Server sind entscheidende Kriterien für die Möglichkeit eines Netzes. Bei der Übertragung von Daten über mehrere Gateways kann schon die Überlastung einer Komponente zu einer Blockierung des gesamten Systems führen. Deshalb sollte man sich von Anfang an nicht mit geringer Leistung zufriedengeben.
*Volker Knauer ist Produktmanager der Wetronic Automation GmbH, München.