Akustikkoppler

 

 

Der Akustikkoppler ist ein Gerät zur Übertragung von digitalen Daten über eine analoge Teilnehmeranschlussleitung. Akustikkoppler wurden in den 1970er bis gegen Ende der 1980er Jahre verwendet und erlauben die Datenübertragung über den Hörer von Fernsprechtischapparaten. Bei einem Akustikkoppler ist keine elektrische Verbindung mit dem Festnetzanschluss nötig, weil diese in vielen Ländern und bei vielen Netzbetreibern nicht erlaubt war.

 

Akustikkoppler kommen zum Einsatz, wenn kein analoges Modem zur Verfügung steht oder eine elektrische Verbindung des Modems mit dem Telefonnetz nicht möglich oder erlaubt ist. Akustikkoppler nutzen den Telefonhörer eines bestehenden Telefons zum Senden und Empfangen der modulierten Tonsignale. Sie verfügen dazu über ein Mikrofon und einen Lautsprecher, die an den entsprechenden Gegenstücken im Telefonhörer befestigt werden.

 

Es gibt zwei Arten von Akustikkopplern:

 

Akustikkoppler mit integriertem Modem wie zum Beispiel das Dataphon s21d werden direkt an die serielle Schnittstelle des Computers angeschlossen. Sie übernehmen dabei die digitalen Daten des Computers und wandeln sie in analoge Tonsignale um. Als Modulationsverfahren kommen einfache digitale Tastungen oder Modulationsverfahren zur Anwendung, wie beispielsweise die binäre Frequenzumtastung (FSK). Die Parameter der Modulation, wie die verwendeten Frequenzen, sind in Normen wie beispielsweise der ITU-T V.21, V.23 oder im US-amerikanischen Raum nach Bell 202 festgelegt und müssen von beiden an der Kommunikation beteiligten Akustikkopplern unterstützt werden. Die Anwahl der Gegenstelle muss bei diesen Modellen typischerweise von Hand über eine Wähleinrichtung wie die Wählscheibe bei Impulswahl oder den Tastenwahlblock des Telefons erfolgen.

Akustikkoppler ohne integriertes Modem wie zum Beispiel der Road Warrior Telecoupler II werden an ein bereits vorhandenes analoges Modem angeschlossen und bilden nur die Hardwareschnittstelle zum Telefonnetz, sie setzen also nur die vom Modem gelieferten tonfrequenten elektrischen Signale in hörbare Töne bzw. die von der Gegenstelle empfangenen Töne in analoge elektrische Signale für das Modem um. Da analoge Modems typischerweise das Mehrfrequenzwahlverfahren beherrschen, kann mit diesen Akustikkopplern die Gegenstelle auch softwaregesteuert angewählt werden.

 

Aufgrund ihrer Bauart sind Akustikkoppler störanfällig gegenüber externen Geräuschen und abhängig von der Qualität des Telefons bzw. des Telefonhörers. Aufgrund des unvermeidlichen Verlusts an Signalqualität durch den akustischen Übertragungsschritt erreichen Akustikkoppler nicht die Datenübertragungsraten der direkten elektrischen Verbindung des Modems mit dem Telefonnetz. Bei älteren Akustikkopplern reichen die Übertragungsraten nur von 300 bis 2.400 Bit/s. Spätere Modelle, zum Beispiel Konexx Coupler oder Road Warrior Telecoupler II, erreichen in der Praxis Datenübertragungsraten bis zu 33.600 Bit/s; damit ist etwa das Abholen von E-Mails aus einer Telefonzelle in vertretbarer Zeit möglich.

 

 

 

 

Geschichte des Modems in Deutschland

 

Postmodem D 200 S (oben) mit Modemadapter MODAP des Herstellers DEC

 

Bei der Deutschen Bundespost wurden Modulationsverfahren schon früh in der Rundfunktechnik und später in der Trägerfrequenztechnik eingesetzt (wireless modulation). Der Einsatz in der leitungsgebundenen Kommunikation (wireline modulation) begann in Deutschland 1966 mit der Vorstellung der ersten Modems durch die Deutsche Bundespost.

Postmodem D 200 S (oben) mit Modemadapter MODAP des Herstellers DEC

 

Diese Geräte hatten ein Blechgehäuse mit den Außenmaßen von etwa 60 cm × 30 cm × 20 cm und waren für die Wandmontage vorgesehen. Sie wurden Übergangsmodem D 1200 S genannt. Die Zahl 1200 stand für die maximale Übertragungsgeschwindigkeit in bit/s, der Buchstabe S für „Serielle Übertragung“ (zur Unterscheidung von Modems mit paralleler Übertragung). Als direkte Nachfolger gab es Modems als Tischgerät mit der Bezeichnung Einheits-Postmodem D 1200 S und Einheits-Postmodem D 200 S. Diese entsprachen den ITU-T-Empfehlungen V.23 (1200 bit/s, Halbduplex-Betrieb, Möglichkeiten eines Hilfskanals und einer synchronen Übertragung durch Einsatz einer Taktbaugruppe) bzw. V.21 (asynchrone Duplex-Übertragung mit 200 oder 300 bit/s).[2]

 

Bis Mitte der achtziger Jahre war es in Deutschland wie in vielen anderen Ländern nicht erlaubt, andere als posteigene Modems an die Telefonleitung anzuschließen. Das Modem zählte als Netzabschluss, der wie die Leitung auch zum Telefonnetz und damit zum Hoheitsbereich der staatlichen Deutschen Bundespost gehörte. Als trotzdem zunehmend private Modems benutzt wurden, weil diese erheblich billiger, schneller und benutzerfreundlicher waren als die Modems der Post, ließ sich das Modem-Monopol nicht mehr aufrechterhalten und wurde 1986 aufgehoben.[3]

 

Die Deutsche Bundespost verlangte außerdem, dass die an ihre Modems angeschlossenen Geräte eine Zulassung des Fernmeldetechnischen Zentralamts besaßen. Da das speziell bei größeren Rechnersystemen nur schwer zu realisieren war, gingen einige Hersteller dazu über, sogenannte Modemadapter zu bauen. Diese Geräte waren bis auf einige Leuchtdioden zum Anzeigen der Modem-Steuersignale praktisch funktionslos, erhielten aber problemlos die Zulassung (siehe Bild links mit dem MODAP der Firma DEC unter dem D 200 S03). Die Ziffern „03“ im Namen deutet auf eine technische Bearbeitung dieses Modems hin. Oft wurden vorhandene Geräte von der Deutschen Bundespost im Fernmeldezentralzeugamt Elmshorn umgerüstet

Router

 

oder Netzwerkrouter sind Netzwerkgeräte, die Netzwerkpakete zwischen mehreren Rechnernetzen weiterleiten können. Sie werden am häufigsten zur Internetanbindung, zur sicheren Kopplung mehrerer Standorte (Virtual Private Network) oder zur direkten Kopplung mehrerer lokaler Netzwerksegmente, gegebenenfalls mit Anpassung an unterschiedliche Netzwerktechniken (Ethernet, DSL, PPPoE, ISDN, ATM etc.) eingesetzt.

 

Router treffen ihre Weiterleitungsentscheidung anhand von Informationen aus der Netzwerk-Schicht 3 (für das IP-Protokoll ist das der Netzwerkanteil in der IP-Adresse). Viele Router übersetzen zudem zwischen privaten und öffentlichen IP-Adressen (Network Address Translation (NAT) bzw. Port Address Translation (PAT)) oder bilden Firewall-Funktionen durch ein Regelwerk ab.

 

Die für die Kopplung von Heimnetzwerken ans Internet ausgelegten Router nennt man auch Internetrouter.

 

Router arbeiten auf Schicht 3 (Vermittlungsschicht/Network Layer) des OSI-Referenzmodells. Ein Router besitzt mindestens eine Schnittstelle (englisch Interface), die Netze anbindet. Schnittstellen können auch virtuell sein, wenn diese z. B. zum Vermitteln von Daten zwischen virtuellen Netzen (VLAN) verwendet werden. Beim Eintreffen von Datenpaketen muss ein Router anhand der OSI-Schicht-3-Zieladresse (z. B. dem Netzanteil der IP-Adresse) den besten Weg zum Ziel und damit die passende Schnittstelle bestimmen, über welche die Daten weiterzuleiten sind. Dazu bedient er sich einer lokal vorhandenen Routingtabelle, die angibt, über welchen Anschluss des Routers oder welchen lokalen oder entfernten Router welches Netz erreichbar ist.

 

Router können Wege auf drei verschiedene Arten lernen und mit diesem Wissen die Routingtabelleneinträge erzeugen.

 

Direkt mit der Schnittstelle verbundene Netze: Sie werden automatisch in eine Routingtabelle übernommen, wenn ein Interface mit einer IP-Adresse konfiguriert wird und dieses Interface aktiv ist ("link up").

statische Routen: Diese Wege werden durch einen Administrator eingetragen. Sie dienen zum einen der Sicherheit, sind andererseits nur verwaltbar, wenn ihre Zahl begrenzt ist. Die Skalierbarkeit ist für diese Methode ein limitierender Faktor.

dynamische Routen: In diesem Fall lernen Router erreichbare Netze durch ein Routingprotokoll, das Informationen über das Netzwerk und seine Teilnehmer sammelt und an die Mitglieder verteilt.

 

Die Routingtabelle ist in ihrer Funktion einem Adressbuch vergleichbar, in dem nachgeschlagen wird, ob ein Ziel-IP-Netz bekannt ist, also ob ein Weg zu diesem Netz existiert und, wenn ja, welche lokale Schnittstelle der Router zur Vermittlung der Daten zu diesem verwenden soll. Die Routing-Entscheidung erfolgt üblicherweise nach der Signifikanz der Einträge; spezifischere Einträge werden vor weniger spezifischen gewählt. Eine vorhandene Default-Route stellt dabei die am wenigsten spezifische Route dar, welche dann genutzt wird, wenn zuvor kein spezifischer Eintrag für das Ziel(-Netz) existiert. Bei einem Bezug der gesamten Internet-Routing-Tabelle im Rahmen des Inter-AS-Routing ist es üblich, keine Default-Route vorzuhalten.

 

Einige Router beherrschen Policy-basiertes Routing (für strategiebasiertes Routing). Dabei wird die Routingentscheidung nicht notwendigerweise auf Basis der Zieladresse (OSI-Layer 3) getroffen, sondern es können auch andere Kriterien des Datenpaketes berücksichtigt werden. Hierzu zählen beispielsweise die Quell-IP-Adresse, Qualitätsanforderungen oder Parameter aus höheren Schichten wie TCP oder UDP. So können zum Beispiel Pakete, die HTTP-Inhalte (Web) transportieren, einen anderen Weg nehmen als Pakete mit SMTP-Inhalten (Mail).

 

Router können nur für Routing geeignete Datenpakete, also von routingfähigen Protokollen, wie IP (IPv4 oder IPv6) oder IPX/SPX, verarbeiten. Andere Protokolle, wie die ursprünglich von MS-DOS und MS-Windows benutzten NetBIOS und NetBEUI, die nur für kleine Netze gedacht waren und von ihrem Design her nicht routingfähig sind, werden von einem Router standardmäßig nicht weitergeleitet. Es besteht jedoch die Möglichkeit, solche Daten über Tunnel und entsprechende Funktionen, wie Datalink Switching (DLSw), an entfernte Router zu vermitteln und dort dem Ziel zuzustellen. Pakete aus diesen Protokollfamilien werden in aller Regel durch Systeme, die auf Schicht 2 arbeiten, also Bridges oder Switches, verarbeitet. Professionelle Router können bei Bedarf diese Bridge-Funktionen wahrnehmen und werden Layer-3-Switch genannt. Als Schicht-3-System enden am Router alle Schicht-2-Funktionen, darunter die Broadcastdomäne. Das ist insbesondere in großen lokalen Netzen wichtig, um das Broadcast-Aufkommen für die einzelnen Teilnehmer eines Subnetzes gering zu halten. Sollen allerdings Broadcast-basierte Dienste, wie beispielsweise DHCP, über den Router hinweg funktionieren, muss der Router Funktionen bereitstellen, die diese Broadcasts empfangen, auswerten und gezielt einem anderen System zur Verarbeitung zuführen können (Relay-Agent-Funktion).

 

Außerdem sind Ein- und Mehrprotokoll-Router (auch Multiprotokoll-Router) zu unterscheiden. Einprotokoll-Router sind nur für ein Netzwerkprotokoll wie IPv4 geeignet und können daher nur in homogenen Umgebungen eingesetzt werden. Multiprotokoll-Router beherrschen den gleichzeitigen Umgang mit mehreren Protokollfamilien, wie DECnet, IPX/SPX, SNA, IP und anderen. Heute dominieren IP-Router das Feld, da praktisch alle anderen Netzwerkprotokolle nur noch eine untergeordnete Bedeutung haben und, falls sie zum Einsatz kommen, oft auch gekapselt werden können (NetBIOS over TCP/IP, IP-encapsulated IPX). Früher hatten Mehrprotokoll-Router in größeren Umgebungen eine wesentliche Bedeutung, damals verwendeten viele Hersteller unterschiedliche Protokollfamilien, daher kam es unbedingt darauf an, dass vom Router mehrere Protokoll-Stacks unterstützt wurden. Multiprotokoll-Router finden sich fast ausschließlich in Weitverkehrs- oder ATM-Netzen.

 

Wichtig ist die Unterscheidung zwischen den gerouteten Protokollen (wie Internet Protocol oder IPX) und Routing-Protokollen. Routing-Protokolle dienen der Verwaltung des Routing-Vorgangs und der Kommunikation zwischen den Routern, die so ihre Routing-Tabellen austauschen (beispielsweise BGP, RIP oder OSPF). Geroutete Protokolle hingegen sind die Protokolle, die den Datenpaketen, die der Router transportiert, zugrunde liegen.