Freifunk „Offloader“ – Was ist das?

Beim Artikel über das Hotel Kaiserhof wurde bereits gesagt, dass wir noch eine Erklärung zum Offloader nachliefern. Hier ist sie.

Ein Offloader ist ein PC mit 2 Netzwerkkarten, auf dem die Freifunk-Software läuft und der über den einen Anschluss die normale VPN-Verbindung nach draußen aufbaut und auf dem zweiten auf die eine oder andere Weise Freifunk bereitstellt. Alternativ kann ein Offloader mittels VMware oder KVM virtualisiert werden, statt dafür extra einen PC zu verwenden.

Der Offloader kann z.B. mit weiteren Freifunk-Routern über seinen zweiten Netzwerkanschluss meshen. Genau das tut der Offloader im Hotel Kaiserhof, deshalb nehmen wir den hier einfach mal als Beispiel:

Der Offloader mit dem Namen „ffsaar-kaiserhof-uplink“ mesht über Netzwerkkabel und einen Switch mit 4 weiteren Routern. Vielleicht haben zum Zeitpunkt, wenn dieser Artikel gelesen wird, sich schon weitere Router per WLAN-Meshverbindung „drangehangen“, aber trotzdem bleibt die Aussage korrekt, dass nur diese 5 Router über Netzwerkkabel miteinander meshen. Die 4 Router, mit denen der Offloader zusammen an einem Switch hängt, sind ganz gewöhnliche Freifunk-Router. Zum Einsatz kommt die diesbezüglich wohl am weitesten verbreitete Hardware: Der TP-Link TL-WR841N bzw. an einer Stelle der TL-WR841ND, also das gleiche Modell mit abnehmbaren Antennen. Diese Router sind aber sehr speziell konfiguriert:

• Kein VPN-Tunnel zum Gateway-Server – das würde unnötig Rechenkapazität kosten, von der der Offloader mehr hat als alle anderen Geräte zusammen. Sie erreichen das Internet nur via Mesh über den Offloader. Der baut natürlich einen VPN-Tunnel auf, aber die anderen 4 Geräte nicht.
• Mesh on WAN – Sie meshen nicht nur per WLAN, sondern auch über das Kabel, über das sie mit dem Switch und somit untereinander und mit dem Offloader verbunden sind.
• Kein (sonstiger) IP-Traffic auf dem WAN-Port. Der WAN-Port versucht nicht, via DHCP eine IP-Adresse zu bekommen, weder für IP v4, noch für v6. Das wäre reine Ressourcenverschwendung auf einem Router, der nur die Mesh-Verbindung auf dem WAN-Port braucht.

Der Trick ist, dass beim Freifunk die Verschlüsselung zur Übertragung der Daten an die Freifunk-Server, und somit ins Internet, erst auf dem Router passiert, der die Verbindung nach draußen hat. Es ist sinnvoll, an diese Stelle ein Gerät zu setzen, das mehr Rechenleistung hat, als die sonst im Haus verteilten Freifunk-Router. Und wenn das nicht einfach nur ein besserer Router, sondern sogar ein ausgewachsener PC ist, kann das den Datendurchsatz erheblich steigern.

Dazu ist festzustellen: Natürlich haben 4, 5, 10 oder 20 Router auch alle je einen Prozessor und somit packen sie zusammen auch mehr Verbindungen als jeder für sich allein. An dieser Stelle muss natürlich ein ABER kommen. Es gibt hier allerdings gleich 2 ABERS:

1. Selbst ein alter PC hat z.B. mehr Arbeitsspeicher als 20 Router zusammen. Und er hat alles in einem Arbeitsspeicher, muss also nicht die selben Daten in 20 identischen Kopien halten. Im Gegensatz dazu müssen die 20 Router gewisse Daten synchron halten.
2. Selbst wenn man so lange Router dazuklemmt, bis diese zusammen mehr Rechenleistung haben als ein PC, sind bei der Variante mit Offloader pro Router mehr Verbindungen, also mehr Clients möglich. Der riesige Routerstapel wird erst dann besser, wenn die Clients sich perfekt gleichmäßig verteilen.  Darauf hat man aber wenig Einfluss. Man sieht z.B. sehr schön, wenn in Wadrill ein Fußballspiel ist, weil dann am betreffenden Knoten vom Fußballverein ungewöhnlich viele Geräte eingebucht sind. Die Leute sind nicht mehr übers Dorf verteilt, sondern eben „alle“ am Sportplatz. Aber Wadrill hat dank Gerhard Klein einen Offloader, deshalb ist das kein Problem.