System for Automation and Remote Interaction
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Ausgabe: 20.07.2011      (C) 2011 P.Fiesser, alle Rechte vorbehalten
Das Smart-House Projekt
Diese Funktion wird eigentlich als Network Address Translation (NAT) bezeichnet, oder genauer als Destination NAT. Einige Hersteller bezeichnen diese Funktion deshalb oft als NAT-Support. Die Aufgabe von Destination NAT ist es, verschiedene Dienste welche auf verschiedenen Computern oder Geräten betrieben werden, unter der gemeinsamen Internet-Adresse eines Routers zur Verfügung zu stellen.

2.4.5.6  Beispiel: Zugriff über das Internet

Im Gebäude befindet sich ein Router, ein Web-Server und drei Internet-Kameras. Der Router ist direkt mit dem Internet verbunden und besitzt die externe Internet-Adresse 89.14.35.203.
Abb.2.4.5.5   Beispiel: Geräte der Portfreigabe
Der Web-Server besitzt die lokale Internet-Adresse 192.168.178.11 und die Kameras besitzen die Adressen:
IP-Cam 1 = 192.168.178.31
IP-Cam 2 = 192.168.178.32
IP-Cam 3 = 192.168.178.33

Mit dem Web-Browser eines Smartphones soll über das Internet auf den Smart-House Web-Server zugegriffen werden, um im Haus einen Alarm-Sensor zu überprüfen.
Der externe Zugriff kann nur auf den Router erfolgen, welcher dann eine Verbindung zum Web-Server herstellen muss.

Der Router besitzt dazu eine interne NAT Routing-Tabelle (Port-Freigabe), welche in diesem Beispiel vom Anwender wie folgt konfiguriert wurde:
Port Weiterleitung zur Ziel-AdresseZiel-Port
80TCP192.168.178.1180Web-Server
50001TCP192.168.178.3150001IP-Cam 1
50002TCP192.168.178.3250002IP-Cam 2
50003TCP192.168.178.3350003IP-Cam 3
Tab.2.4.5.5   Beispiel: NAT und Port-Freigabe
Alle Web-Server und Web-Browser kommunizieren in der Regel immer über Port 80, da die Port-Nummer 80 für das HTTP-Protokoll (bzw. den HTTP Service) zur Übertragung von Internet-Seiten reserviert ist.
Auch Internet-Kameras kommunizieren in der Regel über Port 80, da diese ebenso ihre Bilder über Internet-Seiten zur Verfügung stellen. Sollen mehrere IP-Kameras über einen Router vom Internet aus zugänglich sein, so müssen die Port-Nummern der IP-Kameras geändert werden. Dabei ist zu beachten, dass bestimmte Port-Nummern (Bereich von 0 bis 49152) reserviert sind (mehr dazu in Kap. 2.4.5.8 Hintergrund-Information).
Das Smart-House Projekt
Da eine Port-Nummer in einem Gerät (hier der Router) nur einmal vergeben werden kann, müssen in der Tabelle des Routers für die Internet-Kameras andere Port-Nummern verwendet werden.
Da Port 80 bereits vom Web-Server genutzt wird, wurden hier die Nummern 50001, 50002 und 50003 für die Kameras verwendet. Die Port-Nummern der Kameras sollten auch innerhalb der Kameras angepasst werden, da diese vom Hersteller meist auf den Standard-Port 80 gesetzt sind.

Verbindung zum Web-Server:
Gibt nun ein Anwender irgendwo auf der Welt über seinen Web-Browser die folgende Adresse ein
     http://89.14.35.203
so verbindet sich der Web-Browser über das Internet mit der Adresse 89.14.35.203 und gelangt damit zu unserem Router. Der Web-Browser richtet eine Anfrage an den Router, indem er eine Verbindung zu Port 80 verlangt (Standard Port für HTTP). Der Router sucht nach der Port-Nummer 80 in seiner Tabelle und findet dort die lokale Internet-Adresse des Web-Servers (192.168.178.11) und leitet die Anfrage des Web-Browsers dahin um. Der Web-Server antwortet indem er eine Internet-Seite zurück zum Router überträgt und der Router leitet die Daten an den entfernten Web-Browser im Internet weiter.

Der Switch benötigt keine separate Konfiguration und auch keine solche Routing-Tabelle, da er alle angeschlossenen Geräte kennt und weiß welches Gerät über welches Kabel angeschlossen ist. Jedes Gerät ist dabei direkt über ein Kabel an eine bestimmte RJ45-Buchse des Switchs angeschlossen. Der Switch merkt sich die Adressen der angeschlossenen Geräte (Ethernet MAC-Adressen) und kann dann automatisch eine Weiterleitung von einem Kabel auf ein anderes Kabel durchführen.

Verbindung zu einer Internet Kamera:
Um eine der IP-Kameras über das Internet aufzurufen muss ein anderer Port als 80 verwendet werden, da in der Tabelle des Routers der Port 80 bereits mit dem Web-Server belegt ist. Im Beispiel sind dazu die Port-Nummern 50001, 50002 und 50003 verwendet worden. Bei der Eingabe über einen Web-Browser muss dieser Port zusätzlich eingegeben werden, da er vom Standard-Port 80 abweicht.
Dies geschieht indem die Port-Nummer nach einem Doppelpunkt angehängt wird.

Gibt nun ein Anwender irgendwo auf der Welt über seinen Web-Browser die folgende Adresse ein
     http://89.14.35.203:50002
so verbindet sich der Web-Browser über das Internet mit der Adresse 89.14.35.203 und gelangt damit wieder zu unserem Router. Der Web-Browser richtet eine Anfrage an den Router, indem er eine Verbindung zu Port 50002 verlangt. Der Router sucht nach der Port-Nummer 50002 in seiner Tabelle und findet dort die lokale Internet-Adresse der zweiten IP-Kamera (192.168.178.32) und leitet die Anfrage des Web-Browsers dahin um. Die Internet Kamera (IP-Cam 2) antwortet indem sie eine Internet-Seite mit dem Video der Kamera zurück zum Router überträgt und der Router leitet die Daten an den entfernten Web-Browser im Internet weiter. Das Bild der Internet-Kamera wird fortlaufend übertragen, da die übertragene Internet-Seite der IP-Kamera dem Web-Browser die Anweisung erteilt, andauernd Anfragen zur Kamera zu senden.

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