Technik

Aus Freifunk Halle
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Allgemeines

Freifunk Halle nutzt zur Datenübertragung Funktechnik, die im Allgemeinen unter "drahtlosem lokalen Netzwerk" (engl.: Wireless LAN, WLAN) bekannt ist. Der Einsatz dieser weit verbreiteten Technik, erlaubt es uns, kostengünstig und zuverlässig ein Netzwerk aufzubauen und zu betreiben, da die dafür benötigte Technik für jedermann erschwinglich in jedem größeren Elektronikmarkt erwerbbar ist, das verwendete Frequenzspektrum (mit bestimmten Einschränkungen) lizenzfrei ist und die Komponenten seit 1997 standardisiert sind und seitdem fortwährend weiterentwickelt werden.

Das Netzwerk besteht aus einzelnen Knoten. Dies können sein Access Points, Notebooks und andere PCs oder Server. Jeder Knotenpunkt des Netzwerks arbeitet autark, dies wird durch den Einsatz des sog. "ad-hoc"-Modus möglich. In diesem Modus ist jeder Netzknoten dazu in der Lage, mit jedem benachbarten Knoten direkt zu kommunizieren, ohne dass eine zentrale Kommunikationsinstanz notwendig ist - die in den meisten ähnlichen Funknetzen im privaten oder kommerziellen Bereich üblich ist. Dadurch wird erreicht, dass ein Ausfall oder eine Abschaltung eines Knotens nicht andere von ihm unabhängige Knoten negativ beeinflussen kann. Es entstehen durch die Funkverbindung benachbarter Knoten vermaschte Netze oder auch Wolken genannt, in denen benachbarte Knoten direkt miteinander kommunizieren können oder - wenn keine direkte Kommunikation möglich ist - einzelne andere Knoten als Vermittler dienen können. Darauf wird im speziellen noch einmal im Abschnitt "Wie Informationen auf Reise gehen" eingegangen.

Da es im praktischen Fall nicht immer möglich ist, von Anfang an das Netz so aufzubauen, dass jeder Knoten mit jedem direkt oder indirekt kommunizieren kann, also oftmals einzelne isolierte Funkwolken entstehen, setzen wir als Rückgrat des Netzes spezielle Tunnelverbindungen zwischen einzelnen Knoten ein. Diese Knoten werden über das Internet über verschlüsselte Verbindungen miteinander verknüpft, sodass isolierte Wolken miteinander kommunizieren können, bis die Tunnelverbindungen durch Funkstrecken ersetzt werden können. Diese Verknüpfungen realisieren wir mit der freien Software OpenVPN.

Knotenpunkte

Die Access Points (kurz APs, dt.: Zugangspunkte) bilden die Basis des Freifunknetzwerkes. Sie bilden den größten Anteil der Knoten und sind sogenannte eingebettete Systeme (engl.: Embedded Systems), eine Art minimalistischer Computer, der auf die für Netzwerke und Funktechnik benötigten Aufgaben spezialisiert ist. In der Umgangssprache werden sie oft auch als WLAN-Router bezeichnet. Sie besitzen mindestens eine drahtlose Funkeinheit, mit einem oder mehreren Antennenanschlüssen, und eine oder mehrere drahtgebundene Netzwerkschnittstellen, daneben finden sich noch die für Computer üblichen Komponenten wie Mikroprozessor, Arbeitsspeicher und Festspeicher.

Die APs im halleschen Freifunknetz werden mit dem Betriebssystem OpenWRT, einer Distribution des freien Betriebsystems GNU/Linux betrieben. Dieses bietet die notwendigen Softwarekomponenten um den Netzwerkverkehr effektiv zu steuern und ermöglicht es gleichzeitig, andere Computer per Kabel an das Freifunknetz anzuschließen oder den eigenen Internetzugang für die Nutzung durch andere Freifunkteilnehmer freizugeben. Dazu existieren grafische und textbasierte Oberflächen, die dem Betreiber eine einfache Installation und Konfiguration ermöglichen.

Ein Großteil des halleschen Freifunknetzes wird von Accesspoints des Typs "Linksys WRT54-GL" und "Buffalo WHR-G54S" betrieben.

Datenverteilung

Damit jeder Teilnehmer des Netzes mit jedem anderen effizient kommunizieren und Daten austauschen kann und gleichzeitig möglichst einen stabilen Zugang zum Internet erhält, ist es notwendig optimale Funkrouten zu bestimmen, die die Datenpakete vom Ausgangspunkt zum Ziel nehmen. Dabei sollten die gewählten Routen jeweils so beschaffen sein, dass die Zeit zwischen Senden und Empfangen eines Pakets (Latenz) möglichst gering ist und eine möglichst hohe Bandbreite stabil zur Verfügung steht, damit auch zeitkritische Dienste wie Multimediastreaming oder Voice over IP genutzt werden können. Zur Lösung dieses Problems gibt es verschiedene mathematische Ansätze, die unterschiedliche Heransgehensweisen verfolgen. Wir setzen dabei auf das verbreitete und standardisierte OLSR-Protokoll und arbeiten testweise auch mit dem neu entwickelten B.A.T.M.A.N.-Protokoll.