Gateway

Was ist ein Gateway?

Ein Gateway ist ein zentraler Knotenpunkt in der Netzwerkkommunikation, der als Bindeglied zwischen verschiedenen Netzwerken fungiert. Es handelt sich um eine Kombination aus Hardware und Software, die Daten zwischen Netzwerken mit unterschiedlichen Protokollen übersetzt und weiterleitet. Gateways dienen als Ein- und Ausgangspunkte für Netzwerke, wobei alle Daten das Gateway passieren oder mit ihm kommunizieren müssen, bevor sie weitergeleitet werden.

In IP-basierten Netzwerken ist der einzige Datenverkehr, der nicht über mindestens ein Gateway läuft, der Verkehr zwischen Knoten im selben LAN-Segment. Die Begriffe Standard-Gateway oder Netzwerk-Gateway werden oft synonym verwendet. Gateways übernehmen zunehmend auch Sicherheitsfunktionen, indem sie den Datenverkehr überwachen und filtern, bevor er in ein Netzwerk gelangt.

Funktionsweise, Vor- und Nachteile von Gateways

Gateways werden am Rand eines Netzwerks implementiert und verwalten den gesamten ein- und ausgehenden Datenverkehr. Wenn ein Netzwerk mit einem anderen kommunizieren möchte, wird das Datenpaket an das Gateway weitergeleitet und dann auf dem effizientesten Weg zum Ziel geleitet. Gateways speichern auch Informationen über die internen Pfade des Host-Netzwerks und die Pfade anderer Netzwerke.

Gateways durch Lastverteilung den Datenverkehr auf mehrere Server verteilen, was bei hohem Datenaufkommen die Gesamtleistung des Netzwerks verbessern kann.

In Smart-Home-Umgebungen können Gateways beispielsweise die Kommunikation zwischen Geräten mit unterschiedlichen Protokollen wie Zigbee und Wi-Fi/WLAN ermöglichen.

Gateways sind im wesentlichen Protokollkonverter, die die Kompatibilität zwischen zwei Protokollen erleichtern und auf jeder Schicht des OSI-Modells (Open Systems Interconnection) arbeiten.

Was sind die Vorteile von Gateways?

Der Hauptvorteil eines Gateways im privaten oder geschäftlichen Umfeld ist die Vereinfachung der Internetanbindung durch ein einziges Gerät. In Unternehmen kann ein Gateway-Knoten zusätzlich als Proxy-Server und Firewall fungieren. Gateways können von gängigen Anbietern gekauft oder von einem Internet Service Provider (ISP) gemietet werden.

Gateways spielen eine wichtige Rolle bei der Lastverteilung, indem sie den Datenverkehr effizient auf mehrere Server verteilen und so Engpässe vermeiden.

Was sind die Nachteile von Gateways?

Ein Gateway kann die Netzwerkgeschwindigkeit auf verschiedene Weise beeinflussen. Als Bindeglied zwischen verschiedenen Netzwerken übersetzt ein Gateway Daten zwischen verschiedenen Protokollen. Diese Protokollkonvertierung kann zu einer leichten Verzögerung führen, insbesondere wenn komplexe Übersetzungen erforderlich sind.

Auch die physische Entfernung zwischen dem Gateway und dem Zielserver spielt eine wichtige Rolle. Je größer die Entfernung, desto höher die Latenz, was zu einer Verlangsamung der Übertragung führen kann.

Die Hardwareleistung des Gateways ist ebenfalls ein wichtiger Faktor. Rechenleistung und Speicher können die Netzwerkgeschwindigkeit beeinflussen, wobei veraltete Gateway-Hardware zu Engpässen und langsamerem Datentransfer führen kann.

Moderne Gateways übernehmen häufig Sicherheitsaufgaben wie Firewalling und Datenfilterung. Diese zusätzlichen Prozesse können die Übertragungsgeschwindigkeit geringfügig reduzieren, bieten aber einen wichtigen Schutz.

Welche Arten von Gateways gibt es?

Gateways können verschiedene Formen aufweisen und eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen. Beispiele hierfür sind:

• Web Application Firewalls (WAF): Dieser Typ filtert den Datenverkehr zu und von einem Webserver und prüft die Daten der Anwendungsschicht.
• Cloud Storage Gateways: Dieser Typ übersetzt Speicheranfragen mit verschiedenen API-Aufrufen von Cloud-Speicherdiensten. Er ermöglicht es Unternehmen, Storage aus einer privaten Cloud in Anwendungen zu integrieren, ohne in eine Public Cloud zu migrieren.
• API-, SOA- oder XML-Gateways: Dieser Typ verwaltet den Datenverkehr, der in einen und aus einem Dienst, einer Microservices-orientierten Architektur oder einem XML-basierten Webservice fließt.
• IoT-Gateways: Dieser Typ sammelt Sensordaten von Geräten in einer IoT-Umgebung, übersetzt zwischen Sensorprotokollen und verarbeitet Sensordaten, bevor er sie weiterleitet.
• Media Gateways: Diese Art von Gateways konvertiert Daten aus dem für ein bestimmtes Netzwerk erforderlichen Format in das für ein anderes notwendige Format.
• E-Mail Security Gateways: Diese Art von Gateways verhindert die Übertragung von E-Mails, die gegen die Unternehmensrichtlinien verstoßen oder Informationen in böswilliger Absicht übertragen.
• VoIP Trunk Gateways: Dieser Typ ermöglicht die Nutzung herkömmlicher Telefondienstgeräte, wie Festnetztelefone und Faxgeräte, in einem VoIP-Netzwerk (Voice over IP).

Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass ein Dienstanbieter seine eigenen Gateways entwickelt, die Kunden dann nutzten. Amazon Web Services (AWS) verfügt beispielsweise über ein Amazon API Gateway, das es Entwicklern ermöglicht, Nicht-AWS-Anwendungen mit AWS-Backend-Ressourcen zu verbinden.

Was ist der Unterschied zwischen Gateway und Router?

Gateways und Router ähneln sich insofern, als sie beide zur Regelung des Datenverkehrs zwischen zwei oder mehr getrennten Netzwerken verwendet werden können. Ein Router wird jedoch eingesetzt, um zwei ähnliche Arten von Netzwerken zu verbinden, während ein Gateway dazu dient, zwei unähnliche Netzwerke zu verbinden. Als unähnlich könnte man Netzwerke bezeichnen, die unterschiedliche Primärprotokolle verwenden.

Aufgrund dieser Logik kann ein Router als Gateway betrachtet werden, aber ein Gateway ist nicht immer ein Router. Router sind die gebräuchlichsten Gateways, die für den Anschluss eines Heim- oder Unternehmensnetzwerks an das Internet verwendet werden.

Was ist der Unterschied zwischen Gateway und Switch?

Der Hauptunterschied zwischen einem Gateway und einem Switch liegt in ihren Funktionen und der Ebene, auf der sie im Netzwerk arbeiten:

• Ein Switch verbindet Geräte innerhalb eines lokalen Netzwerks und arbeitet hauptsächlich auf Layer 2 des OSI-Modells. Er leitet Datenpakete zwischen den angeschlossenen Geräten unter Verwendung von MAC-Adressen weiter. Switches ermöglichen eine schnelle und effiziente Kommunikation zwischen Geräten im selben Netzwerk und können die volle Bandbreite für direkte Verbindungen zwischen Hosts bereitstellen.
• Ein Gateway hingegen dient als Verbindungspunkt zwischen verschiedenen Netzen und arbeitet häufig auf höheren Schichten des OSI-Modells, insbesondere auf Layer 3 oder darüber. Gateways übersetzen Protokolle, konvertieren Datenformate und ermöglichen die Kommunikation zwischen verschiedenen Netzen, zum Beispiel zwischen einem LAN und dem Internet. Sie übernehmen komplexere Aufgaben wie Routing, Protokollkonvertierung und oft auch Sicherheitsfunktionen.

Hinweis: Dieser Artikel wurde von der ComputerWeekly-Redaktion aktualisiert, um Branchenveränderungen widerzuspiegeln und das Leseerlebnis zu verbessern.