Letzte Woche (12. Mai 2010) legte ein Fehler im DNS für einige Stunden die Domain DE und somit praktisch das gesamte deutsche Internet außer Gefecht.

Genaugenommen ist aber nicht das “deutsche Internet” ausgefallen, sondern “nur” die Auflösung von Domainnamen zu IP-Adressen. Aber der Ausfall dieses einen Dienstes reicht aber völlig aus, um das – ansonsten intakte – Netz weitgehend unbrauchbar zu machen. Wer merkt sich schon IP-Adressen?

Heutige M2M-Anwendungen jedenfalls basieren auf IP und sind immer enger mit dem Internet verwoben, minimal streckenweise für die Kommunikation, im Extremfall residiert gleich die gesamte Applikation in der Cloud. Internet und Mobilfunk machen moderne M2M-Anwedungen erst wirtschaftlich möglich.

Grund genug einmal einen Blick auf einige Abhängigkeiten von M2M-Anwendungen vom DNS (Domain Name System) zu werfen:

• VPN-Tunnel (z.B. zu einem APN eines Mobilfunknetzes oder zu einem Dienstanbieter) sind i.d.R. nicht betroffen, da diese Tunnel meist direkt über IP-Adressen konfiguriert werden. An dieser Front also meist Entwarnung.
• Die Kommunikation Leitstelle ↔ Endgerät: Auch unter einem DNS-Ausfall kann die Kommunikation funktionieren, sofern mit festen IP-Adressen gearbeitet wird. Ob dies zutrifft, ist aber in jedem Einzelfall zu prüfen.
• Der Zugriff des Nutzers auf ein M2M-Portal im Internet unterliegt den gleichen Restriktionen: Ohne Kenntnis der IP-Adresse stochert man im Dunkeln.
  
• eMail-Benachrichtigungen (z.B. Alarmmeldungen) funktionieren ohne DNS-Auflösung nicht. Die Mail-Server müssen schließlich die Domains der eMail-Adressen zu IP-Adressen auflösen. Menn man bedenkt, wie oft eMail als einziger Alarmweg eingesetzt wird (häufig auch direkt vom Device aus), dann erscheint mir dies als die größte Lücke.

Wie schwerwiegend ein DNS-Ausfall nun eine M2M-Anwendung treffen kann, muss man sicher im Einzelfall prüfen. Bei einer sorgfältigen Konzeption der Anwendung sollte aber ein DNS-Ausfall keine (oder kaum) Auswirkungen haben.

PS:
Aber es muss ja nicht gleich wie jetzt eine ganz Top-Level-Domain ausfallen, es kann ja auch nur ein einfacher DNS-Server ausfallen. Wohl dem, der sich die Mühe macht in seinen Geräten auch einen sekundären DNS zu konfigurieren.

Durch einen kapitalen Ausfall des HLR (Home Location Register) war das Netz von T-Mobile für mehrere Stunden weitestgehend lahmgelegt. Die Störung war so umfassend, dass sie es bis in die “Tagesschau” und auf die Titelseiten der Tageszeitungen gebracht hat.

Nach Aussage von T-Mobile waren zwar Voice und SMS betroffen, Datendienste jedoch nicht. Eine Aussage, die so generell zumindest anzuzweifeln ist. Mein Mobile jedenfalls hat nach einem Zellenwechsel das Netz “verloren” und war somit auch nicht mehr zum surfen oder mailen zu bewegen.

Überraschend war dann aber später die Erkenntnis, dass praktisch alle mir bekannten M2M-Anwendungen, die auf GPRS/EDGE oder UMTS basieren, ohne Sörung durchgelaufen sind!

Zwar überraschend, aber dennoch einfach zu erklären:

Zugriffe auf das HLR weden primär benötigt, wenn ein Endgerät im Netz angemeldet, wenn eine Verbindung aufgebaut wird oder wenn ein Zellenwechsel stattfindet.

Auf Anwendungen, die mit GPRS/EDGE oder UMTS arbeiten, trifft dies aber nur äußerst selten zu. Derartige Anwendungen halten eine Verbindung zumeist dauerhaft “always online”, da ja nach Datenvolumen und nicht nach Zeit abgerechnet wird.

Schön, dass M2M-Anwendungen, die “always online” auf GPRS/EDGE/UMTS basieren, auch einen Ausfall des HLR (zumindest für einige Zeit) überleben, schlecht aber dennoch für das Vertrauen in M2M über Mobilfunk.

Auch wenn derartige Ausfälle sehr selten sind und nicht überbewertet werden sollten, kann man auch die Ausfallsicherheit von GPRS-basierten Anwendungen optimieren, z.B. durch den Einsatz von mehreren SIM-Karten oder anderen Methoden zur Sicherstellung einer gewissen Redundanz.

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Ausfälle von Mobilfunknetzen (GPRS/UMTS Datendienste)

Das Mobilfunk-Datennetz von Vodafone (GPRS/EDGE/UMTS) war über viele Stunden großflächig gestört – Verbindungen kamen nicht oder jeweils nur kurz zustande.

Betroffen waren vor allem auch M2M-Anwendungen und dort fällt jeder Ausfall auch sofort auf: Geräte, die gewöhnlich “always online” gehalten und zyklisch abgefragt werden, offenbaren praktisch sofort jede Schwäche im Gesamtsystem.

Dieses Mal war der Ausfall derart großflächig und dauerhaft, dass er es auch die Online-Presse geschafft hat (hier bei Teltarif und hier bei Heise Online).

Aber bevor jetzt mit Vodafone-Bashing begonnen wird: Auch die “anderen” Netzbetreiber sind nicht perfekt, vor etwa fünf Wochen hatte es beispielsweise auch T-Mobile in einem ähnlichem Umfang erwischt. Da die Ausfälle aber mitten in der Nacht bzw. am Sonnntag auftraten, waren sie für “menschliche” Kunden weniger sichtbar:

Neu an diesen Ausfällen in den Netzen von Vodafone und T-Mobile ist vor allem die Großflächigkeit (viele/alle GGSN betroffen), nach meinen Kenntnissen sind dies bisher einmalige Vorgänge. Die mir bisher bekannten Ausfälle in den Vorjahren waren alle lokal begrenzt. (Als schwacher Trost: Wer nach “DSL Ausfall bundesweit” googelt, der wird auch fündig..)


Auswege?

1. Ein Blick in die AGB der Netzbetreiber offenbart, dass keine (oder nur unterirdische) Verfügbarkeiten garantiert werden.
2. Service-Provider (z.B. freenet, moobicent, white) sind nur Vertriebsorganisationen und nutzen genauso diese Netze, deren SIM-Karten sind also keine Lösung per se.
3. Redundante Anbindung an das GMS/UMTS-Netz eines Anbieters (an mehrere GGSN) hätte in diesen Fällen leider auch keine Besserung gebracht, da die Störungen zu großflächign waren.
4. Redundante Auslegung der Mobilfunk-Endgeräte (z.B. zweiter Netzbetreiber oder andere Technologie) können die Verfügbarkeit drastisch erhöhen, da “Doppelfehler” sehr unwahrscheinlich sind.
5. Ein Ausweichen auf SMS könnte für einige wenige Anwendungen (z.B. Tracking) auch eine Lösung darstellen.

Und das Fazit?

Wies schrieb schon Douglas Adams? “Keine Panik!” Netzausfälle in dem jüngst vorgekommenen Umfang sind sicher die absolute Ausnahme – sie waren es jedenfalls bisher. Auch andere Technologien wie z.B. DSL kämpfen mit ähnlichen Problemen.

Man sollte sich aber immer klar machen, dass keine Technologie 100% Verfügbarkeit aufweist und man sich daher immer vor einem Projekt auch über die Anforderungen an die Verfügbarkeit Gedanken machen sollte (und nicht nur beim Bau von Flugzeugen). Aber: Verfügbarkeit hat ihren Preis und nicht zuletzt auch eine gehörige Portion Komplexität.

Für alle einzelnen Komponenten eines M2M-Systems gibt es Lösungen, die auf Redundanz basieren (z.B. für die Übertragungsstrecke: Dual-SIM und die Verwendung mehrerer Netzbetreiber).


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Der DynDNS-Service wird dazu benutzt, um einem Gerät mit einer öffentlichen, aber dynamsich wechselnden IP-Adresse einen festen DNS-Namen (z.B. M2M-Anwendung.DynDNS.org) zuzuweisen. Über eine spezielle API kann DynDNS die aktuell gültige IP-Adresse mitgeteilt werden. DynDNS trägt diese Adresse dann in ihren DNS-Server ein. Dieser Basis-Service ist kostenlos, lediglich weitergehende Dienste, z.B. für E-Mail sind kostenpflichtig.

Auch viele für M2M-Anwendungen gebräuchliche GPRS/EDGE/UMTS-Router unterstützen DynDNS zur Adressierbarkeit aus dem Internet.

Der Ausfall von DynDNS zeigt jetzt schmerzlich die Abhängigkeit von vermeintlich permanent kostenlos verfügbaren Resourcen.

M2M-Anwendungen, die auf DynDNS basieren sind derzeit nicht erreichbar.

Da Nutzer des kostenlosen Dienstes keinen Vertrag oder SLA haben, können sie derzeit nur warten und hoffen.

Anwendungen, die eine feste IP-Adresse nutzen, sind nicht betroffen.

Feste IP-Adressen für alle SIM-Karten von T-Mobile und Vodafone bekommt man bei mdex. Die Firma I.T.E.N.O.S bietet für SIMs der Marke White ebenfalls eine Option an.

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