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WLAN-Probleme erkennen und beseitigen

Aus aktuellem Anlass schreibe ich hier einmal etwas zu gängigen WLAN/WiFi-Problemen — wie erkenne ich sie, und wie beseitige ich sie.

(Der aktuelle Anlass ist, dass hier bei uns im Ort endlich die lang ersehnten Aktivierungen unserer Glasfaser/FTTH-Anschlüsse von “Deutsche Glasfaser” erfolgt sind. Daher häufen sich diese Fragen bei mir und anderen Mitgliedern unserer Bürgerinitiative.)

Zunächst einmal ein bisschen Grundlagenwissen, (hoffentlich) so erklärt dass es auch Menschen verstehen können, die nicht Elektrotechnik studiert haben. ;-)

WLAN ist ein “shared medium”, ein “geteiltes (Übertragungs-) Medium”, d. h. die maximal erreichbare Geschwindigkeit wird zwischen allen Teilnehmern eines WLANs aufgeteilt. Führt also gerade eine Station im Netz einen großen Download mit hoher Geschwindigkeit durch, dann werden die anderen Stationen im Netz entsprechend ausgebremst.

WLAN kann auf zwei Frequenz”bändern” stattfinden, dem “alten” 2,4 GHz-Band und dem (relativ) neuen 5 GHz-Band. Client (also Laptop, Handy…) und Router (Access Point) müssen jeweils beide das 5 GHz-Band beherrschen, damit dieses benutzt werden kann (Stichworte sind 802.11a oder 802.11ac, bei 802.11n kann es sich sowohl um 2,4 als auch 5 GHz handeln). Als “Access Point” bezeichnet man das WLAN-Radio in einem Router, es gibt auch separate Access Points, die nur der Koppelung von drahtlosen Stationen an ein drahtgebundenes LAN dienen.

Auf Grund seiner hohen Frequenzen ist das 5 GHz-Band “kurzwelliger”, dadurch ist seine Reichweite gegenüber dem 2,4 GHz-Band begrenzt (es durchdringt nicht so leicht Decken und Wände), was durchaus gewisse Vorteile hat, doch dazu später.

Die gesamten 2,4 bzw. 5 GHz-Bänder werden in so genannte “Kanäle” aufgeteilt, damit sich mehrere Betreiber eines WLANs nicht “ins Gehege kommen” und jeweils einen eigenen Kanal zum Übertragen haben. In eng besiedelten Gegenden, z. B. in Innenstadtbereichen, aber auch durchaus hier bei uns im Neubaugebiet, kommt es oft vor, dass sich Kanäle überlappen. Dies ist unbedingt zu vermeiden, weil dies die Übertragungsrate für alle(!) beteiligten WLANs reduziert.

Um festzustellen, ob diese Situation bei sich selbst vorliegt, sollte man ein Tool wie den kostenlosen WiFiAnalyzer benutzen. Im Bereich “Channel Graph” kann man dann einen Graphen wie den Folgenden sehen:screenshot_20170105-213839-576x1024

Was sagt uns jetzt dieser Graph? Zum einen sehen wir oben in blau, dass hier das 2,4 GHz-Band betrachtet wird (man kann dort auch auf das 5 GHz-Band umschalten, um dieses zu betrachten). Unten sieht man die Kanäle im 2,4 GHz-Band, in Deutschland sind 1-13 erlaubt.

(An dieser Stelle die dringende Warnung, keine verbotenen Kanäle zu benutzen. Dies kann Störungen verursachen. Der Verursacher haftet für alle entstehenden Kosten, das kann schnell in die Tausende Euro gehen, plus eine empfindliche Geldbuße nach sich ziehen!)

Die einzelnen farbigen, mehr oder weniger “hohen” Buckel sind die Frequenzbänder, die die einzelnen WLANs belegen. Wie bereits gesagt sollten sich diese idealerweise nicht überlappen. Die “Höhe” der Buckel zeigen die Signalstärke an. Je höher der Buckel, desto stärker das Signal. Wenn das eigene WLAN von einem oder mehreren fremden WLAN(s) überlappt wird, dann ist der Einfluss umso geringer, je schwächer das oder die fremde(n) WLAN(s) ist/sind.

Idealerweise spricht man sich als Nachbarn gegenseitig ab, wer welchen Kanal belegt, damit eben nicht solche Überlappungen zu Stande kommen. Der Bereich “Access Points” in der oben empfohlenen Android-App ist hier sehr hilfreich. Wenn man sich auf der eigenen Straße bewegt, kann man an der Signalstärke relativ schnell erkennen, wo welches WLAN “zu Hause ist”.

Ein Access Point benutzt zu jedem Zeitpunkt nur einen bestimmten Kanal (bzw. mehrere Kanäle gebündelt, um den Durchsatz zu erhöhen). Viele Access Points sind ab Werk so eingestellt, dass sie sich automatisch den “besten” Kanal suchen. Ich persönlich rate dazu, den eigenen Access Point fest auf einen bestimmten Kanal einzustellen und diesen mit den Nachbarn zu koordinieren, um besagte Überlappung zu verhindern.

Eine weitere Einstellung sollte auch nach Möglichkeit modifiziert werden. Viele Access Points erlauben die Einstellung der Sendeleistung. Diese sollte möglichst konservativ gewählt werden derart, dass der Access Point die eigenen Geräte gerade noch gut erreicht, jedoch nicht viel weiter sendet. Sonst kommt eben die erwähnte Überlappung zu Stande, die man gerne vermeiden möchte. Access Points, die so eine Überlappung feststellen, können dann durchaus ihre Sendeleistung (in vorgegebenem Rahmen) erhöhen, um den anderen zu “übertönen”. Dies geschieht, damit wieder ein gewisser “Signal-Rauschabstand” gewährleistet ist, um das (eigene) Signal vom “Rauschen” (dem Fremdsignal) sauber trennen zu können.

Um Überlappungen zu reduzieren oder zu vermeiden kann man auch die Kanalbreite reduzieren. In dem obigen Screenshot sieht man hauptsächlich WLANs, die eine Kanalbreite von 20 MHz benutzen. Wie bereits kurz erwähnt kann man die Kanalbreite erhöhen, um einen größeren Durchsatz zu erzielen. Das rote WLAN im obigen Diagramm benutzt eine Kanalbreite von 40 MHz. Dadurch kommen entsprechend viele Überlappungen zu Stande.

Reduziert man die Kanalbreite, so vermeidet man ggf. eine Überlappung vollständig oder reduziert zumindest die Anzahl der überlappenden Netze. Obwohl dadurch die (unter Idealbedingungen) maximal erzielbare Kanalbreite reduziert wird, wird man wahrscheinlich in der Praxis feststellen, dass der Betrieb nun wesentlich stabiler ist und die Transferraten womöglich höher sind als vorher!

Alternativ, und das ist meine dringendste Empfehlung, kann man auf das 5 GHz-Band ausweichen. Wenn alle eigenen Geräte dieses unterstützen, dann empfehle ich, das 2.4 GHz-Band komplett abzuschalten. Dies kommt auch einem Bluetooth-Betrieb zu Gute, der auf einem ähnlichen Frequenzbereich stattfindet. Das 5 GHz-Band bietet deutlich höhere Transferraten und den zusätzlichen Vorteil, dass es nicht so “überlaufen” ist wie das 2,4 GHz-Band. Dies ist zum einen der geringeren Verbreitung geschuldet, zum anderen aber auch der deutlich geringeren Durchdringung und damit Reichweite der 5 GHz-Wellen.

Hier noch einmal ein Screenshot von meiner eigenen Situation, diesmal im 5 GHz-Band:

screenshot_20170105-223020Man sieht, dass bei mir überhaupt nur zwei Netze im 5 GHz-Band sichtbar sind. Mein eigenes (welches man an Hand der Signalstärke sehr einfach identifizieren kann) und ein fremdes. Der Signal-Rauschabstand zwischen diesen beiden Netzen ist jedoch so groß, dass das Fremdnetz quasi nicht stört. Ich erreiche hier Transferraten von mehr als 200 MBit/s in beide Richtungen (beim Senden und beim Empfangen) mit Stationen, die das unterstützen.

So, das soll es gewesen sein. Ich hoffe, dieser Blog-Post nutzt dem einen oder dem anderen. Ich würde mich in diesem Fall über einen Kommentar hier in meinem Blog sehr freuen. Fragen werde ich gerne beantworten. Sollte ich etwas vergessen haben, werde ich den Post noch entsprechend ergänzen.

Viel Erfolg beim Optimieren Eurer WLANs!

Update U-Boot on TP-Link TL-WDR4300

A couple of days ago while I was working from home my trusted TP-Link TL-WDR4300 seemed to have died suddenly (just a couple of days after the two year warranty had expired!) — at least this was the result of my initial investigations.

The symptom I had is that suddenly my internet connection seemed to be down — which was surprising enough, as since I upgraded to VDSL2 vectoring my line was rock-solid, and it normally dropped only once a month or even once every couple of months. When I tried to find out what happened I noticed that my router was inaccessible, I couldn’t even ping it. I thought it had crashed, so I power-cycled it to reboot it, but it didn’t come up…

So my conclusion was that it had died.

I quickly reconfigured a Linksys WRT1200AC which I bought a couple of months ago as a spare device, meant to replace the current router “one day”, and put it into operation…

Today I spent some time investigating what actually happened. I wanted to use the serial console of my rev. 1.7 device (the PCB is rev. 1.3), but found that there was no connector in place for the UART, just the holes in the PCB.

dav

So I quickly soldered in the pins, and connected the router to a laptop.

sdr

To my surprise the router booted without any issue at all. I played around with it until I was sure that there was absolutely no problem — I thought the file system in the flash memory might have been corrupted, but everything was ok.

So now that I had opened the device and connected a laptop to the serial console, I thought it would be a good occasion to update the U-Boot boot loader to a modified one by “pepe2k” that adds a lot of very useful features.

I used the instructions pepe2k provided on Github, specifically the part where he describes how to install via TFTP from the serial console. The “biggest challenge” was to find where to download the actual boot loader binary. Finally I found it here.

uhttpd with a certificate chain

To secure access to my router I wanted to use SSL encryption to access LuCi, so I obtained a certificate issued by a well-known CA. The server certificate was not issued directly off the CA, but there was a certificate chain in between.

Using a certificate chain with OpenWrt’s uhttpd is really easy, although as of today this is not yet even documented to be possible on the OpenWrt web site.

I’m using uhttpd_2015-11-08 from a trunk build (r48648) of “Designated Driver”, and certificate chains can be used here without problems.

I didn’t even have to convert from PEM to DER, I just concatenated the server cert and intermediate certs into a single file:

cat /root/server.crt /root/1_root_bundle_1.crt /root/1_root_bundle_2.crt >uhttpd.crt

Hope this helps. If it does please leave a message, thank you.

Monitor DrayTek Vigor 130 Line Status

I recently got myself a new DSL modem, namely a DrayTek Vigor 130, as I switched from ADSL2 to VDSL2-Vectoring, so that I couldn’t use my Allnet ALL0333CJ Rev. C any longer.

As I monitor about everything (just kidding) with Nagios, I certainly wanted to implement a check of the modem’s line status.

Here’s what I came up with:

# ARG1: community
define command{
        command_name    snmp_modem_status
        command_line    /usr/lib/nagios/plugins/check_snmp -H '$HOSTADDRESS$' -C '$ARG1$' -o SNMPv2-SMI::transmission.94.1.1.3.1.6.4 -P 2c -r "53 48 4F 57 54 49 4D 45"
        }
define host {
        host_name       dslmodem
        address         192.168.0.1
        use             generic-host-internal
        parents         gw
}

Nagios is running on my intranet server. The next hop when seen from Nagios is my Internet gateway (host “gw”, my router), and from there the next hop is the DSL modem (host “dslmodem.”)

Hope this helps someone… If it does please leave a quick message here in this blog, thanks…

Vodafone VDSL-100 mit diskretem Modem und Router

Heute war endlich “der große Tag” gekommen — mein alter Arcor/Vodafone Annex.B-Anschluss (ISDN/ADSL) sollte umgestellt werden auf IP-only in Form von Vodafone VDSL-100, d. h. VDSL2-Vectoring mit einer Geschwindigkeit von 100 MBit/s für den Downlink, 40 MBit/s für den Uplink.

Bei uns kann Vodafone diesen Anschluss noch nicht basierend auf eigener Infrastruktur anbieten, sondern muss ihn als Bitstream-Produkt von der Telekom einkaufen. Das ist mir aber egal, Hauptsache es funktioniert… ;-)

Aus verschiedenen Gründen mag ich keine “All-in-One”-Produkte, insbesondere keine von den Netzbetreibern angebotene:

  • Man muss bei “All-in-One”-Produkten in der Regel immer Kompromisse machen. Wenn ich “diskrete” Komponenten kaufe, d. h. ein separates Modem, einen Router, ein SIP-Gateway, einen Intranet-Server, dann kann ich mir genau die Geräte aussuchen, die meinen Vorstellungen am nächsten kommen.
  • Tritt ein Defekt bei einem “All-in-One”-Produkt auf, dann geht gar nichts mehr. Bei diskreten Geräten bleibt ein Teil der Funktionalität erhalten.
  • Ich bin nicht darauf angewiesen, dass mir der Netzbetreiber (insb. sicherheitsrelevante) Updates (zeitnah) zur Verfügung stellt, da ich mir die jeweiligen Updates jederzeit selbst beschaffen und installieren kann, insbesondere wenn ich auf Open Source-basierende Komponenten setze.
  • Andererseits kann mir der Netzbetreiber auch keine Einstellungen oder Updates “aufzwingen” und damit womöglich meinen Anschluss oder bestimmte Funktionalitäten lahm legen.
  • Netzbetreibergeräte sind oft in den Funktionen beschnitten. Bei Unitymedia z. B. muss man für die Aktivierung des WLANs extra bezahlen!

Daher setze ich folgende diskrete Geräte ein: Continue reading Vodafone VDSL-100 mit diskretem Modem und Router

Router blockiert SMTP-Server-Port(s)

Vor einige Tagen kontaktierte mich eine Bekannte, deren Domain ich auf meinem Root-Server hoste. Sie sei gerade umgezogen und könne nun plötzlich keine Mails mehr senden, wohl aber abholen. Der Mailclient meldete “Kann den Server nicht kontaktieren”. Und nein, sie habe in ihrem Mailclient definitiv nichts umgestellt. ;-)

Da “klingelte” es gleich bei mir. Ich frug sie, ob sie auch einen neuen Router erhalten hätte, was sie bejahte. Meine Vorahnung ging also möglicherweise direkt in die richtige Richtung.

Was meine Vorahnung war? Nun, wenn plötzlich nach Verwendung eines neuen Routers das Versenden von Mails nicht mehr möglich ist, das Abholen aber sehr wohl noch, dann liegt der Verdacht nahe dass der Router diese Verbindungen blockt. Allerdings war mir zunächst nicht klar wieso der Router dies tun könnte.

Bevor ich weitere Untersuchungen durchführte stellte ich zunächst einmal sicher, dass mein Exim-SMTP-Server auch tatsächlich ordnungsgemäß funktioniert. Danach verschaffte ich mir Remote-Zugriff auf ihren PC mit Hilfe des kostenlosen und sehr empfehlenswerten TeamViewer.

Zum Test der Verbindung wollte ich “händisch” per Telnet eine Verbindung zu meinem SMTP-Server herstellen. Der Telnet-Client war noch nicht installiert, so dass ich ihn erst nachinstallieren musste. Dann führte ich in einem Command Prompt folgenden Befehl aus:

telnet <Mailserver-Hostname> 587

Es gab eine Fehlermeldung der Art “Connection timed out.”

Das war für mich der Beweis, dass meine Theorie richtig war. Ich verschaffte mir also per Webbrowser Zugang zur Administrationsoberfläche des (Telekom-) Routers und fand dort auf Anhieb einen Bereich, in dem ausgehende Mailserver eingetragen werden können. Die Mailserver der großen Mailprovider waren dort bereits eingetragen. Ich fügte also meinen Mailserver hinzu, und unmittelbar nach Anwenden der geänderten Konfiguration konnte die Verbindung zu meinem Mailserver wieder hergestellt werden.

Warum aber sperrt der Router unbekannte SMTP-Server? Als ich die Liste mit explizit konfigurierbaren Mailserver sah, war es mir auf Anhieb klar, obwohl ich sowas bisher nicht gesehen hatte. Der Router versucht Spambots daran zu hindern, von infizierten Rechnern aus Mail zu versenden.

An sich ja keine schlechte Idee, aber warum wird der Besitzer nicht deutlich (z. B. durch einen roten Einleger im Karton) darauf hingewiesen, dass diese Sicherheitsfunktion standardmäßig aktiv ist und welche Wirkung sie hat? Ist das womöglich auch ein Versuch, kleine Provider zu sabotieren?!

Wie auch immer, der “Einsatz” dauerte etwa eine Viertelstunde, danach war meine Bekannte wieder glücklich. Vielleicht hilft dieser Artikel ja dem einen oder anderen, ein vergleichbares Problem zu lösen. Über Feedback würde ich mich freuen.

Arcor bzw. Vodafone EasyBox 803A: Verwendung nur als “Modem”

Bisher habe ich an meinem Arcor- bzw. nunmehr Vodafone-ISDN/DSL-Anschluss noch separate Komponenten verwendet: Splitter, ISDN NTBA und Speed-Modem 200. Aus aktuellem Anlass (plötzlich drastische Einbrüche bei der Internet-Geschwindigkeit von normal 16 MBit/s auf teilweise nur 1-3 MBit/s) habe ich diese jedoch gegen eine Vodafone EasyBox 803A ausgetauscht, weil ich einen Defekt des Modems oder Splitters vermutet hatte.

Die EasyBox ist recht clever konstruiert, sie kann nämlich selbständig feststellen, ob sie an einem Analog-/ISDN-Anschluss betrieben wird, wo der Splitter benötigt wird (um das UK0-Signal für den NTBA abzutrennen), oder an einem reinen DSL-Anschluss (NGN), wo er nicht benötigt wird, weil dort Sprache per VoIP über DSL übertragen wird. Je nachdem wird also der Splitter und NTBA in den Signalweg eingeschliffen oder nicht. Das ist das Klickgeräusch beim Einschalten der Box! Man sollte bei Verwendung der EasyBox einen evtl. noch vorhandenen separaten Splitter aus dem Signalweg entfernen und die EasyBox direkt an die “erste” TAE-Dose (früher “Monopoldose” genannt) anschließen, um die Dämpfung (“Leitungsqualität”) zu verbessern (und damit ggf. noch ein wenig zusätzliche Geschwindigkeit aus dem DSL-Anschluss “herauszukitzeln”).

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OpenWRT and DNS UPDATE

I’m hosting my domain myself on a dedicated root server, and I wanted my Internet router to automatically update a hostname in my own domain (in a designated dynamic zone) with my current public IP. With OpenWRT this was easily accomplished. I used these instructions as a starting point.

When trying to check whether everything was set up correctly I always got some strange error from the following command:

# ACTION=update INTERFACE=wan /sbin/hotplug-call iface

It turned out that the following statement

config_get ipaddr wan ipaddr

did not return the currently assigned IP address in my case, but just an empty response, so I got the following error message:

could not read rdata
syntax error

(For testing I hooked a spare router with a fresh OpenWRT install with the WAN port into my LAN, and configured the WAN interface to receive its IP address via DHCP from out of the LAN. In “production” the WAN interface receives its IP via PPPoE.)

Some friendly guy in the OpenWRT forum suggested I try the following instead:

. /lib/functions/network.sh
network_get_ipaddr ipaddr wan

And indeed this worked well.