Standards sichern Interoperabilität! Sicher?

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Daten- und Kommunikationsnetze sind das Paradebeispiel schlechthin, wenn es um den Nachweis geht, dass Standards die Interoperabilität von Systemen und Anwendungen sicherstellen und überhaupt erst ermöglichen. Wer kennt es nicht, das OSI-Referenzmodell, das mit seinen 7 Schichten die Kommunikation von Systemen beschreibt, angefangen bei der Repräsentation von Bits und Bytes als Stromstärken oder Funkwellen bis hin zu den verschiedenen Aspekten der Kommunikation von Anwendungs-Programmen. Verschiedene Gremien präsentieren den Herstellern tausende Seiten Standards, die bei der Implementierung berücksichtigt sein wollen. Und die Hersteller schließen sich zu „Kompatibilitäts-Allianzen“ zusammen, die ihre Produkte auf Interoperabilität prüfen.

Das Ergebnis kann sich sehen lassen. So können wir uns heute beispielsweise beim Ethernet und bei der IPv4-Kommunikation darauf verlassen, dass beliebige Endgeräte miteinander kommunizieren können. Im Bereich des Wireless LAN allerdings beobachten wir immer wieder Probleme, obwohl WLAN mit einer Vielzahl von Standards der IEEE 802.11 besonders gut bestückt ist und darüber hinaus die Wi-Fi Alliance Zertifikate für erfolgreiche Interoperabilitäts-Tests vergibt. Hierüber möchte ich Ihnen heute berichten und Ihnen zwei Beispiele geben.

Beispiel „Wireless Bridges“: Ein führerloses Transportsystem (FTS) ist mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) bestückt. Die SPS verfügt über eine Ethernet-Schnittstelle. Man hat sie mit einem WLAN Access Point verbunden, der als Wireless Bridge betrieben wird. SPS und Wireless Bridge stellen somit aus der Sicht des WLAN ein mobiles Endgerät dar. Der Betreiber nun rüstet sein WLAN auf eine Controller-basierte Technik. Leider vermelden die FTS in der Folge immer wieder Störungen.

Die Untersuchung vor Ort offenbart das Problem. Der WLAN Controller enthält einen ARP Proxy. ARP Requests aus dem Ethernet-LAN werden nicht als Broadcasts auf der WLAN-Luftschnittstelle ausgesendet, sondern lokal vom WLAN Controller beantwortet. Das ist an sich eine gute Idee, schützt sie doch das – verglichen mit dem LAN – schmalbandige WLAN vor allzu vielen Broadcasts. Der WLAN Controller benötigt für diese Funktion die IP-Adresse des mobilen Endgeräts und legt diese in seiner so genannten Association Table ab. Dort ist Platz für genau eine IP-Adresse pro Endgerät – das FTS hat derer aber zwei! Und zwar die IP-Adresse der SPS und die des Access Point, der hier als Wireless Bridge mitfährt. Die Lösung bestand hier in der Umrüstung der FTS auf Wirless Bridges vom selben Hersteller wie die WLAN-Controller – leider ein teures Unterfangen.

Zweites Beispiel „WLAN-Knöpfe“: In einem Produktionswerk werden fehlende Teile auf Knopfdruck nachgeliefert. Der Knopf befindet sich an einem batteriebetriebenen Kästchen, das bei Knopfdruck über WLAN mit einer Logistik-Anwendung Verbindung aufnimmt. Hier führt die Umstellung auf ein modernes WLAN gemäß IEEE 802.11n zu Problemen. Regelmäßig melden die Knöpfe „Netzwerkfehler“.

Die Untersuchung mit dem Protokoll-
analysator zeigt, dass sich in den von den Knöpfen ausgesandten Paketen immer wieder veränderte Zeichen im WLAN-Namen (SSID) einschleichen. Wir vermuten ein Speicherproblem der nun schon viele Jahre alten WLAN-Knöpfe. Die Lösung bestand letztlich darin, die Access Points derart zu konfigurieren, dass in den so genannten Management Frames weniger Informationen enthalten waren. Herstellersupport ist wegen des Alters der Knöpfe nicht mehr zu erwarten…

Alle verwendeten Komponenten trugen ein Wi-Fi-Zertifikat. Und dennoch traten Fehler auf. Zum einen, weil Funktionen verwendet wurden, die gar nicht Gegenstand der Wi-Fi-Zertifizierung sind (der ARP-Proxy des ersten Beispiels) und zum anderen, weil offensichtlich ein Programmierer die von zukünftigen WLAN-Standards erzeugte Informationsflut falsch eingeschätzt und in der Software nicht entsprechend behandelt hatte (im zweiten Beispiel). Gerade der Einsatz sich so dynamisch entwickelnder Technologien wie WLAN in vergleichsweise statischen Umgebungen wie beispielsweise in der industriellen Fertigung birgt also gewisse Risiken. Seien sie auf der Hut – auch und gerade hier gilt der alte Grundsatz: „Never change a winning team“.

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