Zuletzt aktualisiert am 28. Januar 202510 Minuten Lesezeit
Routing ist ein fundamentaler Prozess in Netzwerken, der entscheidet, auf welchem Weg Datenpakete von ihrem Ursprungsort zu ihrem Zielort transportiert werden.
Stell dir vor, du möchtest einen Brief an einen Freund in einer anderen Stadt schicken. Du weißt, wo er wohnt, aber du kennst nicht den genauen Weg dorthin. Also gibst du den Brief bei der Post ab, und die Post kümmert sich darum, den besten Weg zu finden, damit der Brief sein Ziel erreicht.
Im Kontext der Netzwerktechnik übernehmen Router diese Rolle: Sie leiten Datenpakete anhand von Informationen in ihren Routingtabellen zum Ziel.
Obwohl die Begriffe oft synonym verwendet werden, bezeichnen Routing und Forwarding zwei unterschiedliche, aber miteinander verbundene Vorgänge in der Netzwerktechnik.
Routing bezieht sich auf den Prozess der Entscheidungsfindung, welchen Weg oder welche Route Datenpakete durch ein Netzwerk nehmen sollen. Diese Entscheidung basiert auf verschiedenen Faktoren wie der Anzahl der Hops (Sprünge von einem Netzwerkgerät zum nächsten), der Bandbreite, Verzögerungen auf der Strecke und weiteren Netzwerkmetriken. Router nutzen Routing-Protokolle, um ihre Routingtabellen zu bauen und zu aktualisieren, welche die Informationen über die verfügbaren Wege und Netzwerktopologie enthalten.
Forwarding hingegen ist der Akt der Übermittlung der Datenpakete durch ein Netzwerkgerät (Router) basierend auf den Entscheidungen, die beim Routing getroffen wurden. Wenn ein Paket ankommt, schaut der Router in seine Forwarding-Tabelle (manchmal auch als Switching-Tabelle bezeichnet), um herauszufinden, über welches Interface (Schnittstelle) das Paket weitergeleitet werden soll.
Router sind die Postämter des Internets. Sie verbinden verschiedene Netzwerke miteinander und entscheiden, wie Pakete durch das vermaschte Netzwerk des Internets versendet werden. Jeder Router hat eine Routing-Tabelle, die Informationen darüber enthält, über welches Interface und zu welchem nächsten Router oder Zielnetzwerk Datenpakete weitergeleitet werden sollen. Diese Tabellen können entweder manuell konfiguriert werden – was in der Praxis selten und nur in speziellen Fällen sinnvoll ist – oder dynamisch durch den Einsatz von Routing-Protokollen wie OSPF (Open Shortest Path First) oder BGP (Border Gateway Protocol) erstellt und aktualisiert werden.
Stell dir vor, ein Router sei wie ein Kreisverkehr mit mehreren Abfahrten. Jede Abfahrt führt zu einem anderen Stadtteil oder einer anderen Stadt. Wenn ein Auto (Datenpaket) in den Kreisverkehr einfährt, muss entschieden werden, welche Abfahrt das Auto nehmen sollte, um sein Ziel so schnell und effizient wie möglich zu erreichen. Der Router macht genau das für Datenpakete – er schaut in seine Routing-Tabelle, um zu entscheiden, über welches Netzwerkinterface das Paket weitergeleitet werden soll, damit es letztlich sein Endziel erreicht.
Durch die Kombination dieser Prozesse ermöglichen Router die Kommunikation zwischen Geräten in unterschiedlichsten Netzwerken – vom kleinen Heimnetzwerk bis zum riesigen Netzwerk eines globalen Unternehmens oder des Internets selbst. Ohne Routing und die Arbeit der Router wäre das moderne Internet, wie wir es kennen, nicht möglich.
Beim statischen Routing legt ein Netzwerkadministrator manuell die Routen fest, die Datenpakete innerhalb eines Netzwerks nehmen sollen. Diese Routen ändern sich nicht, es sei denn, der Administrator passt sie an. Der Hauptvorteil liegt in der Kontrolle und der Sicherheit, da exakt festgelegt wird, wie die Kommunikation erfolgt. Allerdings ist dies in großen oder sich dynamisch verändernden Netzwerken kaum effizient und flexibel genug.
Dynamisches Routing, auf der anderen Seite, verwendet Algorithmen und Protokolle, um automatisch die effizienteste Route für Datenpakete zu finden. Diese Methodik ist flexibel und passt sich Veränderungen im Netzwerk, wie zum Beispiel Ausfälle oder Engpässe, automatisch an. Beispiele für dynamische Routing-Protokolle sind OSPF (Open Shortest Path First) und BGP (Border Gateway Protocol).
Intradomain-Routing bezieht sich auf das Routing innerhalb eines einzigen autonomen Systems (AS), also eines Netzwerks unter der Kontrolle einer einzigen Organisation. Das Ziel ist, den Datenverkehr effizient durch das eigene Netzwerk zu leiten. OSPF und RIP (Routing Information Protocol) sind gängige Protokolle, die für Intradomain-Routing genutzt werden.
Interdomain-Routing findet zwischen verschiedenen autonomen Systemen statt, also über die Grenzen von Netzwerken hinweg. Hier ist BGP das dominante Protokoll. Es ermöglicht es verschiedenen Netzwerken (zum Beispiel Internet Service Providern) miteinander zu kommunizieren und Routing-Informationen auszutauschen. Dadurch wird sichergestellt, dass Datenpakete auch dann ihr Ziel erreichen, wenn sie mehrere Netzwerke durchqueren müssen.
Ein gutes Verständnis dieser Protokolle und der Unterschiede zwischen statischem und dynamischem Routing sowie Intradomain- und Interdomain-Routing ist essentiell für Netzwerkadministratoren. Es ermöglicht die effiziente Planung und Verwaltung der Netzwerkinfrastruktur und stellt sicher, dass Daten effizient und sicher zu ihrem Ziel geleitet werden.
Jedes netzwerkfähige Gerät, das für das Routing zuständig ist, wie Router oder manchmal auch Switche, verwendet Routing-Tabellen. Eine Routing-Tabelle kann man sich vorstellen wie eine Art Adressbuch des Internets. Sie enthält Informationen darüber, welchen Weg Datenpakete nehmen sollen, um ihr Ziel zu erreichen. Doch was genau findet sich in einer solchen Tabelle?
Routing funktioniert nicht einfach durch willkürliches Senden von Datenpaketen. Es folgt einem sehr spezifischen Prozess der Wegesuche und Entscheidungsfindung. Dieser Prozess beginnt, wenn ein Datenpaket an einem Router ankommt, und besteht im Wesentlichen aus drei Schritten:
Stellen wir uns vor, ein Datenpaket soll von Berlin nach München gesendet werden, und zwischen den beiden Städten liegen mehrere Router. Der Prozess könnte so aussehen:
An diesem Beispiel siehst du, wie entscheidend die Routing-Tabelle und die darin enthaltenen Metriken für den Weg sind, den ein Datenpaket nimmt. Selbst eine geringfügige Änderung in der Routing-Tabelle (z.B. durch einen Ausfall eines Routers) kann den gesamten Pfad, den das Paket nimmt, ändern.
Routing-Metriken sind essenzielle Kriterien, die von Routing-Algorithmen verwendet werden, um den besten Pfad für die Datenübertragung über ein Netzwerk zu bestimmen. Diese Metriken können verschiedene Aspekte wie Bandbreite, Verzögerungszeit (Latenz), Hop Count (Anzahl der Zwischenstationen), Pfadkosten, und Auslastung beinhalten. Der Hauptzweck einer Routing-Metrik ist es, die Effizienz und Effektivität des Datenverkehrs im Netzwerk zu optimieren.
Ein Beispiel, um die Bedeutung von Metriken zu veranschaulichen: Angenommen, du hast zwei Wege, um deine Daten von Punkt A nach Punkt B zu senden. Der eine Weg hat eine höhere Bandbreite, aber auch eine höhere Latenz und mehr Hops. Der andere Weg ist kürzer mit weniger Hops und niedrigerer Latenz, hat aber eine geringere Bandbreite. Je nachdem, ob für deine Anwendung die Geschwindigkeit oder die Bandbreite wichtiger ist, wirst du die entsprechenden Metriken heranziehen, um den optimalen Pfad zu wählen.
Source Routing ist eine Methode im Routing, bei der der gesamte Pfad, den ein Datenpaket nehmen soll, im Paketkopf vom Absender festgelegt wird. Diese Technik ermöglicht es, spezifische Wege durch das Netzwerk zu definieren, was in bestimmten Szenarien wie Fehlerdiagnose oder Netzwerk-Testing nützlich sein kann. Ein Nachteil hierbei kann jedoch die erhöhte Paketgröße und die starre Routendefinition sein, die keine dynamische Anpassung an Netzwerkänderungen erlaubt.
Ad-hoc-Routing wird vor allem in Ad-hoc-Netzwerken angewendet, die dynamisch ohne feste Infrastruktur wie Router oder Access Points aufgebaut werden. In einem solchen Netzwerk müssen die Geräte selbstständig entscheiden, wie Pakete weitergeleitet werden. Bekannte Ad-hoc-Routing-Protokolle umfassen unter anderem das Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV) und das Optimized Link State Routing (OLSR) Protokoll. Diese Protokolle ermöglichen es den Endgeräten, sich gegenseitig zu entdecken und effizient Daten zu übertragen, selbst wenn sich die Netzwerktopologie häufig ändert.
Routing-Algorithmen sind die Schlüsselkomponenten, die bestimmen, wie Daten durch ein Netzwerk geleitet werden. Es gibt verschiedene Arten von Routing-Algorithmen, die auf spezifische Netzwerkanforderungen ausgerichtet sind.
Beispiel: Angenommen, du verwendest OSPF in deinem internen Firmennetzwerk und BGP für die Verbindung zum Internet. OSPF hilft dir dabei, dynamisch auf Veränderungen innerhalb deines Netzwerks zu reagieren und effiziente Pfade zu finden, während BGP gewährleistet, dass deine Daten den effizientesten Weg durch das globale Internet nehmen.
Routing-Algorithmen und -Protokolle sind essentiell, um Datenverkehr im Internet und in Netzwerken allgemein zu managen. Ihre sorgfältige Auswahl und Konfiguration ist entscheidend für die Netzwerkperformance und -zuverlässigkeit.