Netzwerk-Routing ist der Entscheidungsprozess, bei dem Router verfügbare Routen ermitteln, Tabellen erstellen und Daten über die schnellsten und kostengünstigsten Pfade senden. Diese Aufgaben optimieren Effizienz und kostengünstige Kommunikation, um Datenpakete schnell an ihre Empfänger auf der ganzen Welt zu übermitteln.
Dieser Artikel behandelt die Funktionsweise von Netzwerk-Routing, die Unterkategorien der Protokolle, auf denen es basiert, sowie die Algorithmen, die es antreiben. Mit den richtigen Informationen kann jedes Unternehmen sein Netzwerk-Routing für eine schlanke und sichere Kommunikationsinfrastruktur optimieren.
So funktioniert Netzwerk-Routing
Jeder Router verfügt über ein Protokoll potenzieller Pfade und Routen, die als Routing-Tabelle bezeichnet werden. Der Router verwendet diese Tabelle, um den Datenverkehr zu benachbarten Netzwerken, Geräten und anderen Routern zu planen und mit ihnen zu kommunizieren. Die Administratoren dieser Netzwerke müssen ihre Router für eine ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit der Netzwerkinfrastruktur aktualisieren, damit sie über das gesamte Wissen und die nötigen Fähigkeiten für eine effektive Kommunikation verfügen.
Wenn ein Router ein Datenpaket empfängt, führt er eine minimale Prüfung der Zielinformationen durch. Das ist vergleichbar mit einem Flughafenmitarbeiter, der Tickets kontrolliert, um festzustellen, welches Terminal ein Passagier benötigt. Der Router untersucht das Paket und beginnt, den besten weiteren Pfad zu bestimmen.
Routing-Protokolle legen fest, wie Router kommunizieren und welche Faktoren sie für den Übertragungsweg als relevant erachten. Sie berücksichtigen Faktoren wie Kosten, Zeit und die Bandbreite benachbarter Netzwerke. Zusammen mit der Fülle an Informationen in der Routing-Tabelle berechnet der Router-Algorithmus den geeigneten Pfad.
Als Nächstes springt das Datenpaket von Router zu Router, bis es im richtigen Netzwerk ankommt. Von dort aus verteilt der Router die Daten an das zuständige Gerät.
Die Entscheidungsfindung beim Netzwerk-Routing ist entscheidend für die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Datenkommunikation. Jeder Mensch und jedes Unternehmen teilt Informationen, häufig handelt es sich dabei um sensible Daten wie Bestellungen und Versandmitteilungen – insbesondere bei Unternehmen. Wenn die Informationen nicht zugestellt werden oder im falschen Netzwerk ankommen, kann dies den Datenschutz der Kunden gefährden und zu Verletzungen der finanziellen Sicherheit führen.
Gutes Netzwerk-Routing verbessert auch die Integrität des Netzwerks, indem es Link-Ausfälle und schnelle Neuberechnungen von Routen verhindert, die Abläufe und Konnektivität verlangsamen. Netzwerk-Routing ermittelt den besten Pfad, um Daten sicher zu senden und zu empfangen.
Die 4 wichtigsten Routing-Protokolle
Im Netzwerk-Routing-Prozess legen Routing-Protokolle fest, wie Router kommunizieren. Jedes Protokoll verfügt über eigene Regeln, die Dateien auf einzigartige Weise zwischen Geräten verteilen oder den Internetzugang ermöglichen.
Distanzvektor-Protokolle
Bei Distanzvektor-Protokollen aktualisiert der Router seine Routing-Tabelle kontinuierlich mit Informationen von verbundenen benachbarten Routern und Geräten. Die Daten sind dadurch zwar aktuell und korrekt, doch diese ständigen Aktualisierungen beanspruchen viel Bandbreite im Netzwerk und verlangsamen die Konvergenz.
Wenn der Router einen bestimmten Pfad zudem als nicht verfügbar einstuft, werden anschließend alle Routing-Tabellen im Netzwerk aktualisiert. Hier geht aktuelle Information zulasten der Geschwindigkeit.
Link-State-Protokolle
Link-State-Protokolle geben Routing-Aktualisierungen nur dann bekannt, wenn sie stattfinden – anders als Distanzvektor-Protokolle, die unabhängig von neuen Informationen in regelmäßigen Abständen aktualisiert werden. Sobald ein Link-State-Router Daten für seine Tabelle erhält, überflutet er die benachbarten Router mit diesen Informationen, damit sie zusammengeführt werden.
Das ist besser für Bandbreite und Konvergenzgeschwindigkeit, kann jedoch dazu führen, dass veraltete Informationen länger in der Routing-Tabelle verbleiben.
Routing Information Protocol (RIP)
Routing Information Protocol (RIP) arbeitet in Intra-Domain-Netzwerken. Außerdem dient die Anzahl der Hops als wichtige Metrik. Auf der grundlegendsten Ebene wird RIP aufgrund seiner langsamen Konvergenz und begrenzten Skalierbarkeit nur gelegentlich bevorzugt, doch seine Untertypen verbessern diese Eigenschaften.
Klassenbasierte und klassenlose Routing-Protokolle
Klassenbasierte und klassenlose Routing-Protokolle arbeiten mit Subnetzen innerhalb eines IP-Netzwerks. Subnetzmasken unterteilen eine IP-Adresse in Abschnitte und identifizieren den Hostcomputer sowie das verbundene Netzwerk. Klassenbasierte Router definieren die Subnetzmaske in ihren konsistenten Aktualisierungen nicht, wodurch sichergestellt wird, dass Aktualisierungen an alle Geräte und Router im Netzwerk gesendet werden. Klassenlose Router bestimmen die Subnetzmasken, was den Bandbreitenverbrauch reduziert. In diesem Fall werden Aktualisierungen nur an die erforderlichen Subnetze verteilt.
Arten des Netzwerk-Routings
Arten des Netzwerk-Routings sind Unterkategorien der Protokolle, die die Router-Kommunikation bestimmen, etwa Interior-, Enhanced-Interior- und Exterior-Gateways (IGRP, EIGRP beziehungsweise EGP), Open Shortest Path First sowie das Border Gateway Protocol (BGP).
Da jede Art unterschiedliche Faktoren bei der Bestimmung des Pfads eines Datenpakets gewichtet, unterscheiden sie sich hinsichtlich ihrer Verbreitung und Wirksamkeit. Die richtige Routing-Art für ein Unternehmen kann auch von seinen individuellen Anforderungen, der Anzahl seiner Mitarbeiter und seinem Geschäftsmodell abhängen.
Interior- und Enhanced-Interior-Gateways (IGRP und EIGRP)
IGRP ist ein klassenbasiertes Protokoll, das auf den Standards von RIP aufbaut. Es kann jedoch mehr Hops verarbeiten, sogar bis zu 255. Routing-Informationen und -Tabellen werden automatisch aktualisiert, was zu höherem Bandbreitenverbrauch und langsamer Konvergenz führt. IGRP-Router beschränken den Informationsaustausch außerdem auf das eigene Netzwerk der Organisation.
Andererseits ist EIGRP ein klassenloser, auf RIP basierender Typ, wodurch Daten schneller und effizienter übertragen werden.
Exterior Gateway Protocol (EGP)
EGP berücksichtigt die Kosten und IP-Adressen nahegelegener Router, um den Pfad des Datenpakets zu bestimmen. Es kommuniziert regelmäßig mit der Routing-Tabelle und aktualisiert sie anhand von Informationen über den Status und die Leistungsfähigkeit benachbarter Router.
Wichtig ist, dass EGPs weitgehend abgeschafft wurden, da sie Schwierigkeiten haben, sich an Multipath-Routing anzupassen.
Open Shortest Path First (OSPF)
OSPF wählt immer den kürzesten Pfad. Der Router erstellt ein Modell der Netzwerktopologie und der Gesamtheit der anderen Router im Netzwerk. Wenn ein Datenpaket eintrifft, berücksichtigt der Router Netzwerkpfade, Entfernung und Ressourcenverbrauch, um die schnellstmögliche Route zu bestimmen.
Aufgrund seiner Effizienz und Skalierbarkeit ist OSPF bei großen kommerziellen Netzwerken oder Unternehmensnetzwerken beliebt, die möglicherweise Dutzende Router in ihrem Gebäude haben.
Integriertes IS-IS
Integriertes IS-IS stützt seine Entscheidungsfindung auf die Einteilung von Routern in Bereiche. Interessanterweise berücksichtigt der Router keine IP-Adressen. Stattdessen überwacht er Netzwerkdienstzugangspunkte und Bezeichnungen von Netzwerkentitäten, um ein klares Bild der Routerlandschaft zu erstellen.
Border Gateway Protocol (BGP)
Border Gateway Protocol (BGP) ist heute die beliebteste Routing-Art. Obwohl BGP den Exterior-Gateway-Protokollen ähnelt, verfügt es über umfangreichere Fähigkeiten und unterstützt problemlos Multipath-Routing.
Standardmäßig wählt BGP ebenfalls den kürzesten Pfad als besten aus, doch seine Entscheidungsfindung kann an die Anforderungen jedes Unternehmens angepasst werden. Neue und verbesserte Authentifizierungsverfahren stellen zudem sicher, dass nur verifizierte Router Informationen miteinander austauschen können.
Was sind Routing-Algorithmen?
Routing-Algorithmen setzen die Informationen und Kommunikationsvorgänge der Protokolle um und berechnen einen Pfad für die Datenpakete. Sie sind entweder adaptiv oder nicht adaptiv.
Adaptive Routing-Algorithmen
Adaptive Algorithmen verwenden dynamisches Routing, das von den Bedingungen und der Qualität des Netzwerks abhängt. Herrscht in diesem vorgeschlagenen Netzwerk hoher Datenverkehr, und wie hoch sind die voraussichtliche Übertragungszeit und die Anzahl der Hops? Wenn adaptive Routing-Algorithmen diese Metriken berücksichtigen, vermeiden sie diesen Pfad wahrscheinlich.
Adaptive Algorithmen lassen sich in zwei Unterkategorien einteilen – zentralisiertes und isoliertes Routing. Diese bestimmen Routen anhand des Ursprungs ihrer Informationen über die Kosten.
- Zentralisiertes adaptives Routing stützt sich auf globale Kenntnisse des kostengünstigsten Pfads.
- Isoliertes Routing nutzt lokale Informationen.
Nicht adaptive Routing-Algorithmen
Nicht adaptive Algorithmen verwenden eine Routing-Tabelle zum Speichern von Informationen. Diese Informationen sind statisch und nicht von den aktuellen Eigenschaften oder Bedingungen des Netzwerks abhängig. Die Unterkategorien Flooding und Random Walks unterscheiden sich darin, wohin das Datenpaket gesendet wird.
- Flooding sendet das Paket an alle ausgehenden Links, was beim Peer-to-Peer-Filesharing und bei der schnellen Verteilung von Protokollaktualisierungen hilfreich sein kann.
- Random Walks gehen zufällig zu einem beliebigen Nachbarn und nutzen alternative Routen.
Fazit: Netzwerk-Routing-Protokolle verstehen
Netzwerk-Routing ist ein Zusammenspiel aus Protokollen und Algorithmen, die kommunizieren und die besten Übertragungswege berechnen. In einer Hochgeschwindigkeitswelt ist Routing entscheidend, um Kapazitäten aufrechtzuerhalten und Verkehrsüberlastungen zu vermeiden. Es hilft außerdem dabei, eine Netzwerklandschaft zu strukturieren, indem es Geräte, benachbarte Router und Netzwerke identifiziert und Informationen über sie organisiert. Netzwerk-Routing ist entscheidend, um Daten sicher und effizient zu empfangen und zu senden.
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