Hintergrund: So funktioniert das Surfen per Mobilfunk

Von Thorsten Neuhetzki

Das Surfen mit dem Handy ist für Smartphone-Nutzer heute eine Selbstverständlichkeit und viele nutzen entsprechend die Mobilfunknetze, um mit ihrem Netbook, Apple iPad oder Smartphone mobil im Internet zu surfen. Wir erklären Ihnen, was dabei im Mobilfunknetz selbst passiert und erklären Ihnen zudem exemplarisch die Funktionsweise anhand des Netzes von o2. Andere Mobilfunknetze können abweichend aufgebaut sein. Zum leichteren Verständnis hilft unser Artikel zur Mobilfunk-Netzarchitektur von vergangener Woche, der den Aufbau eines Mobilfunknetzes erklärt.

Einwahl erfolgt nicht beim nächstgelegenen Einwahlpunkt

Mit dem Klicken auf den "Verbinden"-Button in der Connection-Manager-Software des Modems, beispielsweise vom USB-Surfstick, oder dem Start der Verbindung im Handy nimmt das Endgerät die Kommunikation mit dem eigentlichen Core-Netzwerk auf. Über den so genannten APN (Access Point Name) meldet sich der Nutzer im Packet-Core-Netz. Das erste Netzwerk-Element, mit dem die Aushandlung des Verbindungsaufbaus aufgenommen wird, ist der SGSN. Bei dem SGSN (Serving GPRS Support Node) handelt es sich um das Äquivalent des MSC aus der Telefonie für Paketdienste.
Surfen per Mobilfunk: Viel Technik ist notwendig

Der SGSN fragt beim Home Location Register (HLR) an, ob der Kunde berechtigt ist, den Daten-Service zu nutzen und überprüft dabei, ob die Anfrage vom Nutzer den für ihn richtigen APN enthält. Im Fall von o2 gibt es mehrere APNs. So verwenden beispielsweise Prepaid-Kunden und Postpaid-Kunden unterschiedliche APNs. Stellt der Nutzer innerhalb des eigenen Netzes eine Anfrage mit einem falschen APN, so wird dieser durch den SGSN, basierend auf der Antwort vom HLR, mit dem richtigen APN korrigiert. Hat der Nutzer die Berechtigung den mobilen Datendienst zu nutzen und der korrekte APN ist nun in der Nutzeranfrage vorhanden, so baut der SGSN eine Verbindung zum GGSN (Gateway GPRS Support Node) auf.

Firewall schützt das Mobilfunknetz und die Anwender

Der GGSN stellt die eigentliche Schnittstelle zwischen dem Vermittlungsnetz des Mobilfunknetzes und dem externen PDNs (Packet Data Network) oder einfach ausgedrückt dem Internet dar. Eine wesentliche Aufgabe des GGSN ist auch die IP-Adressen Vergabe. Der GGSN weist dem Nutzer-Endgerät eine private IP-Adresse zu. Bevor der Nutzer nun tatsächlich Daten aus dem Internet abfragen und empfangen kann, muss nun seine private IP-Adresse in eine öffentliche (public) IP-Adresse übersetzt werden. Dieser Vorgang wird auch "NATing" (Network Address Translation) genannt und wird auf einer Firewall durchgeführt. Diese Firewall befindet sich zwischen dem GGSN und dem eigentlichen IP-Backbone.

Die Firewall schützt sowohl das Netzwerk vor Angriffen von außen, aber auch der eigentliche Nutzer wird somit bis zu einem gewissen Maße durch Angriffe aus dem Internet geschützt. Nachdem der privaten Nutzer IP-Adresse eine öffentliche IP-Adresse zugewiesen wurde, ist der Verbindungsaufbau zwischen dem Nutzer-Endgerät und dem "Internet" abgeschlossen und der Nutzer kann nun die Internet-Dienste auf seinen Smartphone oder seinem Laptop nutzen.

Der eigentliche Nutzer-Verkehr wird nun innerhalb des eigenen IP-Backbones zu den sogenannten Peering-Points, an denen der Verkehr an die verschiedenen Internet-Service-Provider übergeben wird, wie dies auch beispielsweise bei DSL geschieht. Im obigen Abschnitt wurde der generische Ablauf des Verbindungsaufbaus einer Datensitzung beschrieben. Damit eine hohe Ausfallsicherheit gewährleistet werden kann, sind das Core-Netzwerk-Element und ihre dazugehörigen Anbindungen redundant ausgelegt. Bei besonders kritischen Netzwerkelementen sind die Plattformen auch geographisch redundant ausgelegt. So kann es sein, dass ein Nutzer in Berlin über Hardware online geht, die in München aufgebaut wurde. Eine Einwahl einige Minuten oder Stunden später kann er dann aber bei einem neuen Verbindungsaufbau Hardware nutzeb, die in Frankfurt steht - oder aber vielleicht in seiner Heimatstadt Berlin.

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