Gateway (Informatik)

Ein Gateway [ˈgeɪtweɪ] (englisch gateway, deutsch auch Protokollumsetzer) erlaubt es Netzwerken, die auf völlig unterschiedlichen Protokollen basieren, miteinander zu kommunizieren. Als Beispiel könnte ein Gateway das Protokoll IP nach IPX konvertieren, sobald die Pakete durch das Netz hindurch auf ihrem Weg zum Ziel das Gatewaygerät passieren, um eine Kommunikation zwischen derartigen Netzen zu realisieren. Auch eine dienstbasierte Umsetzung der Protokolle ist möglich, wie beispielsweise E-Mail zu SMS oder E-Mail zu Fax.

Arbeitsweise

Ein Gateway im OSI-Schichtenmodell
zwischen zwei kommunizierenden Geräten.

7		7			7
6		6	6		6
5		5	5		5
4		4	4		4
3		3	3		3
2		2	2		2
1		1	1		1

Zu diesem Zweck nimmt ein Gateway eine Protokollumsetzung vor. Dem Gateway ist dabei alles erlaubt, was zur Konvertierung der Daten notwendig ist, auch das Weglassen von Informationen, wenn diese im Zielnetz nicht transportiert werden können. Im Detail werden sämtliche Protokollinformationen, die an ein Datenpaket angehängt werden (zum Beispiel IPX/SPX), entfernt und durch andere (zum Beispiel aus der Internetprotokollfamilie) ersetzt. Daneben gibt es auch Gateways für zahlreiche andere Verwendungszwecke, etwa SMS-Gateways (E-Mail zu Short Message Service), Fax zu E-Mail, E-Mail zu Sprache.

Abgrenzung zum Standardgateway als Router (default Gateway)

→ Hauptartikel: Router

In der Anfangszeit von IP war man nicht selten gezwungen, Netzwerke unterschiedlichen Typs miteinander zu verbinden und damit zwangsläufig deren Protokolle zu konvertieren. Denn IP wurde mit Protokollen wie DECnet, SNA und Novells IPX/SPX konfrontiert. Der Begriff default Gateway aus der IP-Netzwerkkonfiguration sollte dem Administrator verdeutlichen, dass er hier ein Gateway eintragen kann. Doch was dort tatsächlich eingesetzt wird, hängt von der jeweiligen Netzwerkarchitektur ab.

Mit der Vorherrschaft des IP-Protokolls zog der Router immer öfter an die Stelle des Gateways. Mittlerweile gibt es in diesem Segment kaum noch Gateways, da die Netze fast ausschließlich über das IP-Protokoll kommunizieren. Eine Protokollumsetzung ist also nicht mehr erforderlich.

Statt Protokolle zu konvertieren, leitet das default Gateway einer IP-Konfiguration heute also lediglich alle nicht zu einem Subnetz gehörenden Netzwerkanfragen in ein anderes Subnetz weiter und erfüllt damit schlicht die Funktionen eines Routers, weshalb die Bezeichnung „default Router“ heutzutage treffender wäre. Gateways werden daher im allgemeinen Sprachgebrauch oftmals mit Routern gleichgesetzt, obwohl Router keine Gateways sind.

Router arbeiten auf der dritten Schicht (Vermittlungsschicht) des OSI-Referenzmodells, ein Gateway kann dagegen auf den Schichten vier bis sieben implementiert werden.

Internet-Gateway

→ Hauptartikel: DSL-Router

Teilweise wird im Heimbereich ein Kombigerät aus DSL-Router und DSL-Modem als Internet-Gateway bezeichnet. Diese Geräte vereinen, vereinfacht ausgedrückt, die Funktion, Netzwerke miteinander zu verbinden (Routing), mit der Fähigkeit, hierfür unterschiedliche Protokolle zu benutzen (Gateway). So werden IP-Pakete aus dem Heimnetzwerk bei DSL-Verwendung zumeist über das PPPoE-Protokoll in das Netz des Providers übersandt.

Die Protokollbenennung eines Standardgateways ist dabei auf der Implementierungsebene als mehrschichtig zu bezeichnen, weil im Gegensatz zum einfachen Router die Fähigkeit einer eigenständigen, temporär von einem Hauptsystem unabhängigen Inbetriebnahme besteht. Dies bezieht sich nicht nur auf WAN-Aktivitäten, sondern auch auf alle Prozesse, welche auf Betriebssystemen heute möglich sind.

Andererseits kann das Internet-Gateway eine andere Bezeichnung für das Herstellen einer VPN-Verbindung über einen gesicherten Tunnel sein.

VPN-Gateway

→ Hauptartikel: Virtual Private Network

Ein VPN-Gateway ermöglicht über ein öffentliches Netz, wie das Internet, beispielsweise den sicheren Zugriff auf ein entferntes Firmennetzwerk, das normalerweise nicht öffentlich zugänglich ist. Somit können verschiedene Dienste, wie E-Mail, Intranet oder Laufwerksfreigaben, die eigentlich nur LAN-intern zur Verfügung stehen, über eine getunnelte Verbindung genutzt werden.

Andere Gateways

Das Gateway als Netzwerk-Dienstleister ist nicht zu verwechseln mit dem „Service-Gateway“-Konzept, wie es zum Beispiel von OSGi repräsentiert wird – auch wenn durchaus Überlappungen bestehen.

In der Telekommunikation wird ein Gateway auch als Netzübergang bezeichnet. Soft Switches oder Media Gateways dienen hierbei als Schnittstelle zwischen unterschiedlichen Netzwerktypen, die die digitale Transkodierung der unterschiedlichen Medien (Sprache) übernehmen. Ein Netzübergang kann beispielsweise zwischen einem leitungsvermittelten Netzwerk (ISDN) und einem IP-basierten paketorientierten Netzwerk (NGN) zum Einsatz kommen.

In der Automobiltechnik finden sich Gateways oft zwischen den verschiedenen Datenbussen wie CAN in verschiedenen Geschwindigkeitsversionen, MOST-Bus usw. Eine typische Konfiguration in einem Automobil besteht aus einem „schnellen“ CAN-Bus für Motorsteuerung und ähnliche Echtzeit-Steuergeräte und einem „langsamen“ CAN-Bus für Steuergeräte mit wenigen und selten anfallenden Daten („Komfort-Bus“, für Reifendruckkontrolle oder Tankgeber). Für bestimmte Zwecke (Diagnose) müssen manche Daten auch auf dem jeweils anderen Bus zur Verfügung gestellt werden. Für diesen Zweck kopiert das Gateway die Daten von einem Bus auf den anderen. Dieses Gateway kann als eigenes Steuergerät auftreten oder Teil eines vorhandenen, größeren Steuergeräts sein (beispielsweise des Kombiinstruments), welches Verbindungen zu allen Busvarianten bedienen muss.