Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/mesh-netzwerke-wenn-das-internet-ersetzt-wird-1408-108196.html    Veröffentlicht: 07.08.2014 12:00    Kurz-URL: https://glm.io/108196

Mesh-Netzwerke

Wenn das Internet ersetzt wird

Eine Funktion in iOS 7 könnte bald 800.000 mobile Apple-Geräte miteinander verbinden. Sie ermöglicht den Aufbau eines alternativen, von der Infrastruktur des Internets unabhängigen Netzwerks.

Anfang Juni 2014: Die Terrorgruppe Islamischer Staat (IS) nimmt Mossul ein. Die irakische Regierung geht zum Gegenangriff über. Sie schickt jedoch keine Soldaten, sie blockiert das Internet. Viele Iraker können weder Facebook, Twitter noch andere Nachrichten-Dienste aufrufen. Die Maßnahme ist eine Reaktion auf die IS-Miliz und ihren äußerst professionellen Social-Media-Auftritt, mit dem sie ihre Propaganda streut.

Inwiefern die Blockade tatsächlich die Reichweite der verstörenden Fotos und Videos verringert, ist nicht überprüfbar. Eines hat die Blockade aber in jedem Fall verändert: Die Art, wie die Iraker kommunizieren. In den folgenden Tagen luden sich tausende Iraker die App Firechat der Firma Open Gardens auf ihre Smartphones. Mit dieser App können Nutzer offline, also ganz ohne Internet, chatten und Informationen austauschen.

Firechat macht sich eine neue Funktion des mobilen Betriebssystems iOS 7 von Apple zunutze. Sie ist klein und unscheinbar, weder ein knalliger Name noch ein auffälliges Logo zieren die Seiten, auf denen Apple sie vorstellt. Das Feature nennt sich Multipeer Connectivity Framework und ist eine Erweiterung von Airplay. Mit Airplay verbinden Apple-Nutzer ihre Geräte miteinander.

Feature gegen Zensur und andere Katastrophen

Niemand würde hinter dieser Funktion ein mächtiges Tool vermuten, das Zensur verhindern und freien Meinungsaustausch ermöglichen kann. Aber genau das ist sie. Sie ist sogar so mächtig, dass sie das Internet in Teilen ersetzen könnte. Denn sie erlaubt unabhängig von der Infrastruktur des Internets den Aufbau eines alternativen Netzwerks. Solche alternativen Netze werden Mesh-Netzwerke (mesh networks, übersetzt etwa: vermaschtes Netz) genannt.

Das funktioniert über Kabel und - wie im Fall von Firechat - auch mobil über Funkwellen. Ist auf einem Smartphone Firechat installiert, sucht das Gerät andere Firechat-Nutzer in der Umgebung. Die Geräte kommunizieren zum einen über Bluetooth (Frequenzen im Bereich von 2,402 bis 2,480 GHz), zum anderen über Wifi-Direct (2,4 GHz und 5 GHz). Findet ein Firechat-Nutzer einen anderen Nutzer in seinem Umfeld, kann er mit ihm chatten. Viel wichtiger ist aber: Er bildet mit ihm die erste Masche in einem Mesh-Netzwerk. Daran können sich weitere Nutzer über Firechat anschließen. So wird aus einzelnen Maschen ein alternatives Netz. Mittlerweile funktioniert Firechat sowohl für Apple als auch für Android.

Internet in entlegene Gegenden bringen

In einem Mesh-Netzwerk können Nutzer grundsätzlich alles tun, was über das Internet möglich ist: chatten, telefonieren, Fotos und Videos austauschen. Außerdem können Firechat-Nutzer ihren Internetzugang anderen Nutzern anbieten. Das heißt, ein Mesh-Netzwerk kann das Internet auch in Regionen bringen, in denen es dafür eigentlich keine Infrastruktur gibt. So geschehen im Irak nach der Blockade.

Mesh-Netzwerke bieten aber noch weitere Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Internet. Sie sind tatsächlich dezentral und damit weniger anfällig für Eingriffe von außen. Jeder Nutzer ist ein gleichberechtigter Knoten. Fällt er aus, wird zur Übermittlung der Information eine andere Route in dem Netz gesucht.

Das Internet ist anfällig für Attacken

Auch das Internet war als dezentrales Netz gestartet. Über einen Verbund von Millionen Servern sollten Informationen gleichberechtigt geleitet werden. Seit den Anfängen des Internets hat sich dessen Struktur jedoch erheblich gewandelt. Das liegt zum einen an der gebündelten Macht von Konzernen wie Comcast und Verizon. Beide Unternehmen nutzen in den USA ihre Vormachtstellung aus und geben nur dem ein schnelles Internet, der dafür auch bezahlt. Das ist weder dezentral noch gleichberechtigt.

Die Struktur des Internets ist aber auch physisch zentraler geworden. Wie dicke Körpervenen durchziehen heute Backbones, leistungsstarke Glasfaserleitungen, auf einer Weltkarte Kontinente und Ozeane. Über sie läuft der Großteil der weltweiten Datenpakete. An Internetknoten wie dem in Marseille oder in Frankfurt am Main laufen die Backbones zusammen.

In Europa sind die besagten Internetknoten und etwa ein Dutzend Unterseekabel die Schwachstellen des Internets: Geheimdienste nutzen diese Zentralisierung schon heute aus. Der Bundesnachrichtendienst zapft den Internetknoten in Frankfurt an, der britische Auslandsgeheimdienst GCHQ sammelt Daten am Unterseekabel. Beide Geheimdienste arbeiten dabei zum Teil mit der NSA zusammen.

Folgen von Naturkatastrophen eindämmen

Seine nicht mehr ganz so dezentrale Architektur macht das Internet aber auch für andere Katastrophen als die Überwachung durch Geheimdienste anfällig. Am 7. November 2013 traf der Taifun Haiyan auf die Philippinen. Er zerstörte Existenzen, Häuser und Wälder. Und er traf zentrale Netze: die Strom- und Wasserversorgung und eben das Kommunikationsnetz.

Mit Apps wie Firechat ließe sich in solchen Gegenden ein alternatives Netz aufbauen, Hilfsaktionen ließen sich koordinieren. Etwa 15 Millionen Filipinos besitzen heutzutage ein Smartphone und könnten damit Teil eines Mesh-Netzwerks werden. In Südafrika werden Mesh-Netzwerke eingesetzt, um in entlegenen Landstrichen Internetzugang anzubieten. Im Grunde muss nur ein Teilnehmer in einem solchen Netz über Internetzugang verfügen. Diesen kann er dann über das Mesh-Netzwerk mit den anderen teilen.

800.000 Knoten in einem Mesh-Netzwerk

Bislang haben Mesh-Netzwerke aber vor allem ein Problem: Es machen zu wenige mit. Es ist nicht ganz klar, wie viele Teilnehmer nötig sind, um ein flächendeckendes Netz aufzubauen. Stephan Günther forscht an der Technischen Universität München über Mesh-Netzwerke. "Die Qualität des Netzes hängt stark von der Bevölkerungsdichte ab. In dünner besiedelten Regionen ist es sehr schwierig, ein flächendeckendes Mesh-Netzwerk aufzubauen. In dichter besiedelten Gebieten wie Städten kann es funktionieren", sagt er.

Mit dem neuen Feature von Apples iOS 7 kommen 800.000 Geräte hinzu, die ein Mesh-Netzwerk bilden könnten. Das erhöht die Chancen für ein flächendeckendes Netz erheblich. Aber es gibt ein Problem, und das hängt mit dem beschränkten Umfang freier Frequenzen zusammen.

Das Internet der Dinge wird mit Mesh Networks funktionieren

Bislang können für die alternativen Netze nur die freien Funkfrequenzen von Wifi-Direct und Bluetooth genutzt werden. Die kommen jedoch schnell an ihre Grenzen. Bei Wifi-Direct und dem dabei verwendeten Standard 802.11b kommen maximal drei sinnvoll nutzbare Kanäle in Betracht, andernfalls würden sich die Frequenzen überlappen. Sind diese Kanäle in einem Umfeld des Nutzers besetzt, wird es für das verwendete Gerät schwierig, sich zu verbinden. Mit anderen Worten: So flächendeckend ein Mesh-Netzwerk in dicht besiedelten Gegenden sein könnte, kann es dennoch problematisch werden, wenn zu viele Geräte mitmachen.

Laut Stephan Günther von der TU München gibt es aber noch ein weiteres Problem. "Die Geräte in einem mobilen Mesh-Netzwerk müssen wie in jedem Netzwerk ständig Routen für ihre Daten finden. Die Netzwerkknoten sind aber alle mobil und ihre Reichweite und Bandbreite ändern sich ständig", sagt Günther. Diese Routen schnell zu berechnen, sei eines der Kernprobleme von mobilen Mesh-Netzwerken.

Jeder baut sein eigenes Mesh-Netzwerk

Trotzdem könnten Mesh-Netzwerke künftig mehr in den Vordergrund rücken. Denn immer mehr Geräte werden künftig mit kleinen Rechnern ausgestattet sein. Das sogenannte Internet der Dinge umfasst Autos, Datenbrillen, Fitness-Armbänder, Smartwatches und vernetzte Haushaltsgeräte. Sowohl Apple als auch Google bereiten ihre mobilen Betriebssysteme auf diese Revolution vor.

Die neuen mobilen Geräte werden ihrerseits mit dem Smartphone oder einem Rechner verbunden sein. Als komfortable Möglichkeit, kleinere Datenmengen hin- und herzuschicken, bieten sich Mesh-Netzwerke an. Statt eines großen Mesh-Netzwerks gibt es also vielleicht bald viele kleine.

Davon unbenommen ist die Möglichkeit, Mesh-Netzwerke in Krisenzeiten zu verwenden. Das haben das kleine Feature von Apple und Firechat sehr viel einfacher vollbracht. Ein alternatives Internet in der Tasche zu haben, hat durchaus etwas Beruhigendes.  (jow)


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