Einfach erklärt: Autonomes System (AS)

Ein Autonomes System (AS) ist eine Gruppe von IP-Netzwerken und Routern, die unter der Verwaltung einer einzigen Organisation oder eines einzigen Internetdienstanbieters (ISP) stehen.

Diese Gruppe arbeitet mit einem gemeinsamen Satz von Routenrichtlinien zusammen, um einheitlich nach außen aufzutreten. Stell dir ein AS wie ein großes Netzwerk vor, das mehrere kleinere Netzwerke beinhaltet, alle unter einer Flagge segelnd. Die technische Kontrolle wird dabei durch eine eindeutige Kennung, die AS-Nummer (ASN), gewährleistet. Diese Nummern helfen bei der Organisation und Verwaltung des Internets, indem sie gewährleisten, dass Datenpakete wissen, wohin sie gehen.

Die Rolle von AS in der Funktionsweise des Internets

Autonome Systeme bilden das Rückgrat des Internets. Jeder Datenverkehr, der über das Internet läuft, passiert ein oder mehrere dieser autonomen Systeme. Dein Internetanbieter ist z.B. ein AS, das mit anderen AS Verträge schließt (wie Peering oder Transit), um sicherzustellen, dass du auf weltweite Inhalte zugreifen kannst. Ohne AS würde das Internet nicht in seiner aktuellen Form existieren. Sie ermöglichen die effiziente Verteilung und Routen von Daten über geografische und administrative Grenzen hinweg, indem sie eine gemeinsame "Sprache", das Border Gateway Protocol (BGP), für die Kommunikation zwischen AS verwenden.

Beispielhafte Einsatzgebiete von Autonomen Systemen

Internetdienstanbieter (ISP): ISPs sind vielleicht die bekanntesten Beispiele für Autonome Systeme. Sie verwenden AS, um Internetzugang für Kunden bereitzustellen und ihren Datenverkehr zu anderen ISPs oder Inhaltsanbietern weiterzuleiten.
Große Unternehmen und Universitäten: Große Organisationen mit komplexen Netzwerkbedürfnissen, wie internationale Unternehmen oder Universitäten, betreiben oft ihre eigenen AS. Diese ermöglichen es ihnen, direkt mit ISPs und anderen Organisationen Verbindungen herzustellen, was oft effizienter und kosteneffektiver ist als die Nutzung eines Drittanbieters.
Inhaltsanbieter: Große Inhaltsanbieter wie Streaming-Dienste und soziale Netzwerke können ebenfalls ihre eigenen AS betreiben, um eine bessere Kontrolle über die Verteilung ihres Datenverkehrs im Internet zu haben. Dies kann dazu beitragen, die Nutzererfahrung durch Reduzierung von Latenz und Erhöhung der Geschwindigkeit zu verbessern.
Freifunk und Community-Netzwerke: Einige Gemeinschaften und Freifunk-Initiativen nutzen autonome Systeme, um ein offenes und dezentrales Netzwerk zu erstellen. Diese AS erleichtern den freien Austausch von Daten innerhalb der Community und tragen zur Förderung der digitalen Inklusion bei.

Autonome Systeme sind somit ein fundamentaler Baustein des Internets, der es verschiedenen Netzwerken ermöglicht, effizient und koordiniert miteinander zu kommunizieren. Sie spielen eine entscheidende Rolle in der Bereitstellung von Internetdiensten, der Verbreitung von Wissen und der Vernetzung von Menschen weltweit.

Verwaltung und Vergabe von AS-Nummern

Bedeutung und Format von AS-Nummern (ASN)

Autonome Systeme (AS) sind grundlegende Bausteine der Internetinfrastruktur, die es verschiedenen Teilen des Internets ermöglichen, miteinander zu kommunizieren. Jedes AS wird durch eine eindeutige AS-Nummer (ASN) identifiziert. Diese Nummern sind nicht nur Identifikatoren, sondern spielen auch eine entscheidende Rolle im globalen Routing, indem sie die Grundlage des Border Gateway Protocol (BGP) bilden, das für das Routing zwischen autonomen Systemen verwendet wird.

Ursprünglich wurden AS-Nummern als 16-Bit-Ganzzahlen festgelegt, was einen Bereich von 0 bis 65535 ermöglichte. Mit dem Wachstum des Internets und der Notwendigkeit, mehr unabhängige Netzwerke zu unterstützen, wurde der Bereich durch die Einführung von 32-Bit-AS-Nummern erweitert, wodurch der Raum auf über 4 Milliarden eindeutige Nummern anschwillt. Die 32-Bit-Nummern reichen von 65536 bis 4294967295, wobei spezielle Bereiche für private Zwecke und Dokumentation reserviert sind.

Verfahren zur Beantragung und Zuweisung von AS-Nummern

Um eine AS-Nummer zu beantragen, muss eine Organisation oder ein Netzwerkbetreiber sich an die für ihre Region zuständige Regional Internet Registry (RIR) wenden. Es gibt fünf solche RIRs weltweit, die auf geografische Regionen aufgeteilt sind. Der Antragsprozess beinhaltet normalerweise:

Nachweis der Notwendigkeit: Du musst darlegen können, warum du ein autonomes System betreiben und eine AS-Nummer benötigst. Dazu gehört oft der Nachweis, dass du mit mindestens zwei anderen AS routen wirst.
Einreichung eines Antrags: Der spezifische Antragsprozess variiert je nach RIR, aber in der Regel musst du ein Formular ausfüllen und möglicherweise eine technische Begründung für deine Anfrage beifügen.
Überprüfung und Zuweisung: Die RIR überprüft deinen Antrag und weist dir bei Erfolg eine AS-Nummer zu. Dieser Prozess kann einige Zeit in Anspruch nehmen und erfordert möglicherweise zusätzliche Dokumentation.

Rolle der Internet Assigned Numbers Authority (IANA) und Regional Internet Registries (RIR)

Die Internet Assigned Numbers Authority (IANA) ist verantwortlich für die globale Koordination einiger der zentralen Elemente, die das Internet einzigartig machen. In Bezug auf AS-Nummern koordiniert IANA die Verteilung dieser Nummern an die Regional Internet Registries (RIRs) nach weltweit einheitlichen Richtlinien. Es gibt fünf RIRs, die jeweils einer bestimmten Region der Welt dienen:

ARIN (North American Registry for Internet Numbers): Verantwortlich für Nordamerika.
RIPE NCC (Réseaux IP Européens Network Coordination Centre): Deckt Europa, den Nahen Osten und Teile Zentralasiens ab.
APNIC (Asia-Pacific Network Information Centre): Zuständig für Asien und den Pazifikraum.
LACNIC (Latin American and Caribbean Internet Addresses Registry): Verantwortlich für Lateinamerika und die Karibik.
AfriNIC (African Network Information Center): Dient Afrika.

Jede RIR verwaltet die Vergabe von IP-Adressen und AS-Nummern innerhalb ihrer Region. Sie setzen sich auch für die Entwicklungen und Bedürfnisse ihrer Gemeinschaften ein und bieten oft Schulungen und technische Unterstützung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass AS-Nummern und das Prozedere ihrer Vergabe entscheidend für die Struktur und das Funktionieren des globalen Internets sind. Sie ermöglichen nicht nur die Interkonnektivität und das Routing in diesem weitreichenden Netzwerk, sondern auch dessen Organisation und Verwaltung auf regionaler und globaler Ebene.

Routing in Autonomen Systemen

Das Routing innerhalb von Autonomen Systemen (AS) ist ein zentraler Aspekt des Internets, der entscheidet, wie Datenpakete von einem Ursprung zu einem Ziel gelangen. Dabei kommen verschiedene Protokolle und Strategien zum Einsatz, welche die Effizienz und Sicherheit der Datenübertragung beeinflussen. In diesem Abschnitt tauchen wir in die Welt des Routings in Autonomen Systemen ein, betrachten den Unterschied zwischen Inter-AS und Intra-AS-Routing, führen das Border Gateway Protocol (BGP) ein und diskutieren die Auswirkungen von policybasiertem Routing auf das Internet.

Unterschied zwischen Inter-AS-Routing und Intra-AS-Routing

Zunächst ist es wichtig, zwischen zwei Schlüsselkonzepten zu unterscheiden: Inter-AS-Routing und Intra-AS-Routing.

Inter-AS-Routing

Beim Inter-AS-Routing geht es um die Datenübertragung zwischen verschiedenen Autonomen Systemen. Stell dir das Internet als Netzwerk aus Tausenden von individuellen Netzwerken (AS) vor; das Inter-AS-Routing ermöglicht die Kommunikation zwischen diesen Netzwerken. Hier kommt vor allem das Border Gateway Protocol (BGP) zum Einsatz, welches entscheidet, welchen Pfad Daten nehmen, um von einem AS zum nächsten zu gelangen.

Intra-AS-Routing

Intra-AS-Routing, im Gegensatz dazu, handelt sich um die Datenübertragung innerhalb eines einzelnen Autonomen Systems. Innerhalb eines AS kann der Netzwerkadministrator wählen, welche Routing-Protokolle verwendet werden, um Effizienz, Skalierbarkeit und Sicherheit zu optimieren. Häufig verwendete Protokolle für das Intra-AS-Routing sind OSPF (Open Shortest Path First) und IS-IS (Intermediate System to Intermediate System).

Einführung ins Border Gateway Protocol (BGP)

Das Border Gateway Protocol (BGP) ist das Rückgrat des Inter-AS-Routings im Internet. Es ist ein Path-Vector-Protokoll, das darauf spezialisiert ist, effiziente und sichere Wege für die Datenübertragung zwischen verschiedenen Autonomen Systemen zu finden. BGP ermöglicht es Netzwerken, miteinander zu kommunizieren und Informationen über die beste Route zu einem bestimmten Ziel auszutauschen.

Ein Schlüsselkonzept von BGP ist die AS-Pfad-Information, die aufzeichnet, durch welche AS die Daten auf ihrem Weg zum Ziel passieren. Diese Pfadinformationen helfen, Schleifen zu verhindern und erlauben das policybasierte Routing.

Policybasiertes Routing und dessen Auswirkungen auf das Internet

Policybasiertes Routing erlaubt es Netzwerkadministratoren, Routen basierend auf verschiedenen Kriterien wie Leistung, Kosten oder Sicherheit zu wählen, anstatt lediglich den kürzesten Pfad zu nehmen. Diese Policies können dazu beitragen, den Datenverkehr zu steuern, Überlastung zu vermeiden und die Netzwerksicherheit zu verbessern.

Eine der wichtigsten Anwendungen des policybasierten Routings ist das Entscheidungsverfahren im BGP, bei dem anhand der durchquerenden AS entschieden wird, welchen Weg Daten nehmen. Dies kann dazu führen, dass Internetdienstanbieter (ISPs) bestimmte Wege bevorzugen oder vermeiden, basierend auf Geschäftsbeziehungen oder wirtschaftlichen Überlegungen.

Auswirkungen

Effizienz: Durch die Wahl des optimalen Pfads für Datenpakete können Latenzzeiten reduziert und die Bandbreitennutzung optimiert werden.
Kosten: ISPs können Kosten sparen, indem sie Daten durch weniger teure oder durch Partner-AS leiten.
Sicherheit: Möglichkeiten, Datenverkehr von unsicheren oder kompromittierten AS auszuschließen, erhöhen die Gesamtsicherheit des Internets.
Kontrolle: Policybasiertes Routing gibt Netzwerkadministratoren mehr Kontrolle über den Datenverkehr, was das Management großer Netzwerke erleichtert.

Das Verständnis des Routings in Autonomen Systemen ist zentral für alle, die am Aufbau, an der Wartung oder an der Sicherheit von Netzwerken beteiligt sind. Die richtige Anwendung von Protokollen und Strategien wie BGP und policybasiertem Routing kann die Leistungsfähigkeit des Internets maßgeblich beeinflussen.

Transitverkehr vs. Peering - Grundlagen und Unterschiede

Im Kern der Beziehungen zwischen Autonomen Systemen (AS) im Internet stehen zwei Konzepte: Transitverkehr und Peering. Beide spielen eine entscheidende Rolle im Datenaustausch, doch ihre Unterschiede sind fundamental.

Transitverkehr (Transit)

Transitverkehr bezieht sich darauf, wenn ein AS Datenverkehr für ein anderes AS durch sein Netzwerk leitet. In der Regel bietet ein größerer Anbieter, auch bekannt als Transit-Provider, diesen Service für kleinere AS, die als dessen Kunden fungieren. Die Bezahlung erfolgt nach der Menge des durchgeleiteten Datenverkehrs. Dieses Arrangement ermöglicht es kleineren Netzwerken, Zugang zum restlichen Internet zu haben. Transitverkehr ist vergleichbar mit einer Autobahn, auf der Daten von einem Netz zum anderen befördert werden.

Peering

Peering hingegen ist eine Vereinbarung zwischen gleichrangigen oder ähnlich großen AS, Datenverkehr direkt und ohne Kosten für den durchgeleiteten Traffic auszutauschen. Diese Beziehungen beruhen häufig auf Gegenseitigkeit – jedes AS profitiert davon, direkt auf Inhalte des anderen zugreifen zu können, ohne einen Transit-Provider bezahlen zu müssen. Peering ist wie eine direkte Landstraße zwischen zwei Städten, die einen effizienten und kostengünstigen Verkehr ermöglicht.

Die Hierarchie der Internetdienstanbieter: Von Tier-1 bis Tier-3

Die Welt der Internetdienstanbieter (ISP) ist in eine Hierarchie gegliedert, die anhand von „Tiers“ (Stufen) klassifiziert wird. Diese Hierarchie basiert auf der Art der Beziehungen, die ISPs untereinander und mit dem restlichen Internet eingehen.

Tier-1: An der Spitze stehen die Tier-1-ISPs, die durch ein umfassendes Netz von Peering-Abkommen eine globale Reichweite haben. Sie benötigen keinen Transit zum Zugang zum gesamten Internet, da sie direkt oder indirekt mit allen anderen Netzen verbunden sind. Beispiele für Tier-1-Netze sind AT&T und Verizon.
Tier-2: Tier-2-ISPs sind regionale Anbieter, die einerseits eigene Kunden haben und andererseits auch Kunden anderer ISPs sind. Sie kaufen Transit von Tier-1-ISPs, um Zugang zum gesamten Internet zu erhalten, und betreiben gleichzeitig Peering mit ähnlichen Netzwerken, um Kosten zu minimieren.
Tier-3: Auf der untersten Stufe befinden sich die Tier-3-ISPs, oft lokale Internetanbieter, die in einem bestimmten geografischen Gebiet tätig sind. Sie sind in der Regel Kunden von Tier-1- oder Tier-2-ISPs, durch die sie ihren Kunden Internetzugang bieten.