Das Mesh

Die wichtigste technische Besonderheit am Freifunk Netz ist das sogenannte Mesh. Freifunk Router stellen nicht nur einen Internetzugang (=Hotspot/Accesspoint) ohne Passwort bereit, sondern vernetzen sich automatisch untereinander. Sie bilden damit ein autonomes vermaschtes Intranet, das selbst dann noch existiert, wenn "Das Internet kaputt ist"™ oder abgeschaltet wird.

Screenshot aus dem Video "Freifunk verbindet!"(2013) von Philipp Seefeldt (CC BY-SA 3.0)

Wie funktioniert das Mesh?

In seinem einfachsten Aufbau ist die Verbindung vom Client zum Internet wie in einem normalen Heimnetz. Es gibt einen einzelnen Knoten, der direkt per Kabel mit dem Internet verbunden ist (Hotspot):

freifunk-technologie-mesh-1.svg

Dank Meshtechnologie ist es jedoch möglich, dort eine Funkbrücke zum Internet zu bauen, wo kein Netzwerkkabel zum Provider liegt. Falls es einen anderen Knoten in Funkreichweite gibt, kann automatisch dessen Internetanbindung mitgenutzt werden (Vgl.Tethering/Repeater):

freifunk-technologie-mesh-2.svg

Wenn das Internet ein paar Hops weiter entfernt ist, wird es komplizierter: Sollte es mehrere Möglichkeiten geben, vom Start zum Ziel zu gelangen, muss das Routing-Protokoll B.A.T.M.A.N. eigenständig herausfinden, welcher Weg eingeschlagen werden soll. Im folgenden Beispiel würde die gelb markierte Route bevorzugt, da ihre Signalstärke besser ist, als die der unteren:

freifunk-technologie-mesh-3.svg

Leider hat eine Internetanbindung per Funk-Mesh einen massiven Nachteil: Pro Hop (=Sprung), also pro eingezeichneter Linie in den Graphen, halbiert sich die theoretische Übertragungsrate. Praktisch liegt diese Rate sogar noch unter diesem theoretischen Wert, da es immer zu Funkstörungen kommt! Es ist daher besser die Meshverbindungen per LAN-Kabel zu realisieren.

Mesh und Internet

Um mit Freifunk ins Internet zu kommen, muss mindestens ein Freifunk-Router in Funkreichweite Internetzugang haben. Wenn Du einen Freifunk Knoten an den Router deines Internetanbieters anschliesst, wird über unser per VPN eine Brücke ins Internet geschlagen und der Knoten hat somit "Uplink". Falls nun ein weiterer Freifunk Router in der Nähe steht ohne Uplink, wird der komplette Traffic ins Internet über den ersten Freifunk Knoten geschleust.

Mesh Dienste

Hauptartikel: Dienste

Internetzugang ist der meistgenutzte Dienst im Freifunk. Richtig interessant wird ein autonomes Netzwerk aber, wenn es eigene Dienste und Inhalte anbietet. So können wir z.B. auch Webseiten oder Online-Spiele unabhängig vom Internet im Freifunk-Mesh betreiben.

Mesh Routing

Wie Datenpakete im Mesh weitergeleitet werden, darüber entscheidet das sogenannte Routing-Protokoll.

B.A.T.M.A.N. adv

Freifunk Kassel verwendet die gluon Firmware die mit dem B.A.T.M.A.N. adv Protokoll arbeitet. Die FF-Router suchen dabei regelmäßig nach benachbarten FF-Knoten und leiten Daten an den, dessen Verbindung die wenigsten Daten-Paketverluste hat. Datenströme eines Freifunkknotens laufen leider nicht parallel über mehrere Uplinks zum VPN-Gateway und dann ins Internet; es gibt kein Loadbalancing!

The algorithm is designed to deal with networks that are based on unreliable links. Wir haben mit unseren [VPN] Tunneln jedoch sehr [zuverlässige] Links geschaffen und deswegen ist es zwar schön, dass wir auf Dächer Klettern, um möglichst viel Mesh zu bekommen. Im Endeffekt wird der meiste Mesh Traffic von Knoten zu Knoten aber immer durch die Supernodes bzw. Gateways laufen.

Marc-Andre, Freifunk Uelzen

OLSR

Ein älteres Protokoll, das manche Freifunk Communities immer noch verwenden, ist OLSR. Dieses Protokoll benötigt jedoch mehr Rechenleistung auf den Routern, weil es versucht Wissen über alle Verbindungen im Netz auf jedem einzelnen Router bereitzustellen.

Meshqualität

Die Qualität und Relevanz eines Meshnetzes hängt von der Anzahl und Qualität der Verbindungen ab. Es gibt bisher keine verbreitete Messmethode, die als Evaluationswerkzeug zur Verbesserung beitragen kann. Mit unseren Statistiken wollen wir eine solche entwickeln.

Leider ist das Freifunk-Mesh in Deutschland oft noch nicht gut ausgebaut. Aktuell sind zum Beispiel nur 38%* aller Knoten in Kassel über WLAN mit anderen Knoten verbunden. Das fällt den meisten Nutzern jedoch nicht negativ auf, weil die meisten Knoten direkt über VPN mit dem Internet verbunden sind. Wie das Mesh in Kassel aktuell aussieht, siehst Du auf unserer Karte.

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Das Kasseler Mesh vom 02.10.2015

Das Kasseler Mesh vom 02.07.2017

Freifunk Netze

Knotengraphen

Freifunkdomäne

Mehr als ein Link

mit VPN Uplink

Möhne

78%

49%

MainzWiesbaden

74%

74%

Lübeck

71%

56%

Berlin

65%

-

Erfurt

64%

68%

Rheinland

63%

64%

Kassel

63%

67%

Ruhrgebiet

58%

58%

Frankfurt

56%

72%

Göttingen

55%

66%

Paderborn

54%

72%

München

54%

73%

Darmstadt

53%

49%

3Ländereck

50%

76%

Hamburg

49%

71%

Chemnitz

49%

73%

Bremen

46%

78%

KölnBonnUmgebung

46%

78%

Braunschweig

44%

78%

Gütersloh

43%

33%

Westpfalz

41%

84%

Bielefeld

42%

-

Hannover

39%

80%

Ingolstadt

28%

84%

letzte Änderung am 02.07.2017, 14:03 und 2 Lesezugriffe/Tag