Gateway (IT Technik und Informatik)

Was ist ein Gateway?

Der Begriff Gateway bezeichnet in der Informations- und Kommunikationstechnik (ITK) eine Netzwerkkomponente, sowohl Hard- als auch Software, die als Schnittstelle zwischen zwei Netzwerken dient, die ein unterschiedliches Netzwerkprotokoll besitzen. Somit dienen Gateways als Bindeglied von nicht kompatiblen Systemen und ermöglichen dadurch die Kommunikation und Weiterbearbeitung der gesendeten Daten. Sie übernehmen dabei die Protokollumsetzung der unterschiedlichen Systeme, um eingehende Daten entsprechend zu konvertieren und für den Empfänger verständlich zu machen.

Ein Gateway kann in privaten und unternehmerischen Bereichen Anwendung finden. In letzteren können Gateways sowohl als Firewalls als auch als Proxy-Server agieren.

Wie funktionieren Gateways?

Die Funktionsweise hängt stark davon ab, in welchem Kontext das Gateway zum Einsatz kommt. Generell handelt es sich dabei um einen Netzwerkknoten, der die Verbindung zwischen zwei Netzwerken vornimmt, die unterschiedliche Protokolle zur Kommunikation nutzen. Das Gateway übernimmt die Aufgabe als Protokollkonverter, indem die Daten umgesetzt werden, ehe eine Weiterleitung an das Zielnetz erfolgt. 

Sofern bestimmte Protokolldaten nicht von beiden Systemen unterstützt oder transportiert werden können, können diese verloren gehen. Gleichermaßen können Daten ergänzt werden, die für den Weitertransport nötig sind.

Funktionen von Gateways im OSI-Modell

Das OSI-Modell (Open Systems Interconnection) ist ein konzeptuelles Rahmenwerk der International Organization for Standardization, durch das unterschiedliche Kommunikationssysteme über Standardprotokolle kommunizieren können. Die sieben Schichten des Modells lauten:

1. Bitübertragungsschicht
2. Sicherungsschicht
3. Vermittlungsschicht
4. Transportschicht
5. Sitzungsschicht
6. Darstellungsschicht
7. Anwendungsschicht

Dieses Referenzmodell definiert, welche Aufgaben durch ein Gateway auf den einzelnen Schichten übernommen werden. Die Protokollkonvertierung erfolgt dabei auf der kleinsten gemeinsamen Schicht. 

Auf der ersten Schicht arbeiten sie als Medienkonverter, in dem unter anderem elektrische in optische Signale umgewandelt werden. Auf der folgenden Schicht erfolgt eine Übersetzung zwischen verschiedenen Netzwerktypen. Demnach passt das Gateway auf den ersten beiden Schichten das Übertragungsverfahren an. In den nächsten beiden Schichten werden die unterschiedlichen Protokolle verbunden. Im dritten Layer sind hier zum Beispiel Router tätig, die den Datenverkehr in den angeschlossenen Subnetzen weiterleiten. Auf den Layern 5–7 erfolgt eine Umsetzung unterschiedlicher Applikationsprotokolle, sodass beispielsweise Faxe zu E-Mails konvertiert werden können.

Arten von Gateways

Es gibt verschiedenen Arten von Gateways, die hinsichtlich ihrer Funktionen oder dem Kontext der Netzwerkkommunikation unterschieden werden können. Beliebte Arten sind zum Beispiel:

• Cloud-Storage-Gateways sind Schnittstellen, die als Vermittler zwischen lokalen Speichersystemen und Cloud-Speicherlösungen fungieren.
• Ein API-Gateway dient dazu, den Zugriff auf Anwendungsprogrammierschnittstellen (APIs) zu steuern und ermöglicht die Integration verschiedener Softwareanwendungen.
• VPN-Gateways übernehmen eine wichtige Rolle für den Datenaustausch innerhalb eines Unternehmens, sodass Anwender standortunabhängig auf die Daten in einem VPN (Virtual Private Network) zugreifen können.
• Media Gateways sind vor allem in der Telekommunikation relevant. Durch diese können Mediendaten wie Audio-, Bild- oder Videodaten zwischen unterschiedlichen Netzwerken übertragen werden.
• IoT-Gateways verbinden Geräte aus der IoT(Internet der Dinge)-Umgebung mit dem Netzwerk und ermöglichen deren Kommunikation und Datenübertragung.
• Ein VoIP-Gateway ist, wie der Name schon sagt, in Voice over IP(VoIP)-Systemen relevant und realisiert die Umwandlung von Sprachdaten in digitale Pakete für die Übertragung über ein IP-Netzwerk.
• E-Mail Security Gateways kommen sowohl im privaten als auch beruflichen Umfeld zum Einsatz und fungieren dort als Firewall, die die Sendung risikobehafteter Mails verhindert.

Was ist der Unterschied zwischen Gateway und Router?

Gateways und Router sind beides Netzwerkgeräte, die eine Schlüsselrolle in der Kommunikation zwischen verschiedenen Netzwerken spielen, jedoch unterschiedliche Funktionen und Aufgaben übernehmen.

Während Router eine Verbindung zwischen ähnlichen Netzen beziehungsweise Subnetzen eines Netzwerks herstellen, ermöglichen Gateways die Kommunikation zwischen Systemen, die nicht zueinander kompatibel sind. Router sind dabei ausschließlich auf dem dritten Layer des OSI-Referenzmodells tätig, der sogenannten Vermittlungsschicht. Klassische Gateways sind hingegen in der Lage, auf allen Schichten des OSI-Modells zu arbeiten.

Gateways in der VoIP-Telefonie

Im Kontext der Umstellung auf ALL-IP werden Gateways meist verwendet, um vorhandene Infrastruktur an die ALL-IP-Infrastruktur anzubinden und die Weiterverwendung zu ermöglichen. Das sogenannte VoIP-Gateway schafft einen Übergang von analoger oder digitaler Telefonie in die IP-Telefonie, wodurch sich zum Beispiel eine herkömmliche ISDN-Telefonanlage anschließen lässt. Das Gateway wandelt das ISDN-Protokoll in das Session Initiation Protocol (SIP) um und leitet die Signale über die IP-Schnittstelle weiter. Hierbei muss allerdings gesagt werden, dass nicht alle Funktionalitäten abgebildet werden können und die Kommunikation der verschiedenen Technologien fehleranfällig ist. Daher ist zu einer vollständigen Migration zu raten. Für eine möglichst reibungslose Migration zur IP-Telefonie sind viele Router direkt mit umfangreichen VoIP-Gateway-Funktionen ausgestattet.