Routing/Protokolle
topic - Kurzbeschreibung
Beschreibung
- Routing Protokolle sind das Pendant zu den statischen Routen.
- Was man über die Routing Protokolle wie RIP (Routing Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First) wissen sollte erfährt man in diesem Artikel.
- Erst einmal ist die Differenzierung zwischen Routing Protokollen und geroutete Protokolle wichtig.
- Während man nämlich ein geroutetes Protokoll zur Weiterleitung von Daten benötigt, ist die Aufgabe von Routing Protokolle die Aktualisierung der Routing-Tabellen.
- Demnach ist ein geroutetes Protokoll z.B. IP, während ein Routing Protokoll RIP (Routing Information Protocol) oder IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) ist.
Routing-Protokolle
Ein Protokoll ist eine standardisierte Methode, Daten so zu formatieren, dass jeder angeschlossene Computer die Daten verstehen kann.
- Routing-Protokolle werden verwendet, um Netzwerkpfade zu identifizieren oder anzukündigen.
IP
IP: Das Internet-Protokoll (IP) gibt den Ursprung und das Ziel für jedes Datenpaket an.
- Router erkennen am IP-Header eines Pakets, wohin es gesendet werden soll.
BGP
BGP: Das Border Gateway Protocol (BGP) wird verwendet, um anzukündigen, welche Netzwerke welche IP-Adressen kontrollieren und welche Netzwerke miteinander verbunden sind.
- Die großen Netzwerke, die diese BGP-Ankündigungen durchführen, werden als autonome Systeme bezeichnet.
- BGP - Border Gateway Protocol
OSPF
OSPF: Das OSPF-Protokoll (Open Shortest Path First) wird häufig von Netzwerkroutern verwendet, um auf dynamische Weise die schnellsten und kürzesten verfügbaren Routen für den Versand von Paketen zu ihrem Ziel zu ermitteln.
RIP
RIP: Das Routing Information Protocol (RIP) verwendet den „Hop Count“, um den kürzesten Weg von einem Netzwerk zum anderen zu finden, wobei der „Hop Count“ die Anzahl der Router anzeigt, die ein Paket auf dem Weg durchlaufen muss. (Wenn ein Paket von einem Netzwerk zu einem anderen geht, wird dieser Vorgang als „Hop“ bezeichnet.
Link-State-Routing-Protokoll
Routing im Internet
Prinzipiell unterscheidet man im Internet je nach Zweck zwei verschiedene Arten von Routing:
- Intradomain-Routing findet innerhalb eines autonomen Systems („AS“) statt;
- Interdomain-Routing bezeichnet das Routing zwischen autonomen Systemen.
Hierbei bezieht sich der Namensbestandteil „Domain“ auf das autonome System; er hat also nichts mit den „DNS-Domains“ beispielsweise bei Web-Adressen zu tun.
Intradomain-Routing
Intradomain-Routing verwendet Interior Gateway-Protokolle (IGP).
- Der Fokus beim Intradomain-Routing liegt in den meisten Fällen auf einer technisch effizienten Nutzung des Netzwerks; ihm liegt typischerweise eine Wegewahl entlang kürzester Pfade zugrunde.
Der Administrator versucht, durch geschicktes Konfigurieren des Routings das durch das Netzwerk übertragbare Datenvolumen zu maximieren.
- Dieses Optimieren des Routings unter Berücksichtigung des real vorhandenen Datenübertragungsbedarfs zwischen verschiedenen Teilen des Netzwerks nennt man Traffic Engineering.
Interdomain-Routing
Interdomain-Routing verwendet sogenannte Exterior Gateway-Protokolle (EGP), und zwar (fast) immer BGP.
- Da Interdomain-Routing das Routing zwischen verschiedenen Providern regelt, liegt der Fokus beim Interdomain-Routing normalerweise auf einer finanziell effizienten (profitorientierten) Nutzung des Netzwerks.
- Die zugrundeliegende Idee hierbei ist die, dass ein autonomes System nicht allen seinen Nachbarn die gleichen Informationen (Routen) zukommen lässt.
- Welche Informationen ausgetauscht werden und welche nicht, wird zunächst in Verträgen festgelegt und dann in den Routern einkonfiguriert; man spricht in diesem Zusammenhang von Policy-basiertem Routing.
IP-Routing
Einfache Protokolle wie z. B. natives NETBIOS kennen kein Routing; hier identifizieren sich zwei Stationen ausschließlich durch die MAC-Adressen ihrer Netzwerkkarten.
- Das ist auch bei IP-Kommunikation innerhalb eines gemeinsamen Netzes (ohne Routing) so – zumindest, nachdem per ARP bzw. NDP die zur IP-Adresse gehörende MAC-Adresse ermittelt wurde.
- Dann enthält jedes Paket die MAC- und IP-Adresse des Empfängers so wie die MAC- und IP-Adresse des Absenders sowie optionale Nutzdaten.
Liegen Absender und Empfänger in verschiedenen Netzen, ist ein Router erforderlich.
- Möchte eine über Router angebundene Station ein Paket an einen Empfänger außerhalb ihres Netzes senden, beispielsweise an einen Telnet-Server, so funktioniert der Kommunikationsprozess (vereinfacht dargestellt) wie folgt: Zuerst ermittelt die Station den für das gewünschte Ziel nächstgelegenen Router (siehe Routingtabelle), ermittelt per ARP dessen MAC-Adresse und baut ein Paket wie folgt zusammen: Es erhält als Ziel-MAC-Adresse die MAC-Adresse des nächstgelegenen Routers, die Ziel-IP-Adresse des Empfängers, die Ziel-Portadresse 23 für den Telnet-Server sowie die MAC- und IP-Adresse des Absenders und einen Absenderport (irgendein gerade freier Port, z. B. 5387) für die gerade anfragende Telnet-Sitzung sowie andere erforderliche Daten.
- Der Router empfängt und verarbeitet das Paket, weil es an seine MAC-Adresse gerichtet ist.
- Bei der Verarbeitung im Router wird das Paket in leicht abgeänderter Form weitergeleitet: Der Router ermittelt den nächsten Router, ermittelt per ARP dessen MAC-Adresse und baut das Paket wie folgt um: Es erhält nun abweichend als Ziel-MAC-Adresse die MAC-Adresse des nächsten Routers sowie als Quell-MAC-Adresse die eigene MAC-Adresse.
- Die IP-Adresse des Empfängers, Ziel-Port 23 sowie die IP-Adresse des Absenders, Absender-Port 5387 und die Nutzdaten hingegen bleiben gleich.
- Das bedeutet: Auf Schicht 3 (IP) wird das Paket nicht verändert.
- Dieser Vorgang wiederholt sich, bis ein letzter Router die Zielstation in einem direkt angeschlossenen Netz findet; dann setzt sich das Paket wie folgt zusammen: es enthält die MAC-Adresse der Zielstation, die MAC-Adresse des letzten Routers – also die Daten der letzten Schicht-2-Verbindung (Ethernet) – sowie die IP-Adresse des Empfängers (= Zielstation), Ziel-Port 23 sowie die IP-Adresse des Absenders, Absender-Port 5387 und natürlich Nutzdaten.
Nach erfolgreicher Verarbeitung durch den Telnet-Server wird die Rückantwort dann wie folgt zusammengestellt: MAC-Adresse des für den Rückweg zuständigen Routers (wobei Hin- und Rückroute nicht unbedingt identisch sein müssen), die IP-Adresse des anfragenden Rechners (vormals Absender), die Ziel-Portadresse 5387 (vormals Absender-Port) sowie die MAC- und IP-Adresse des Telnet-Servers und dessen Absenderport, sowie Antwort-Daten.
- Nachdem alle Router durchlaufen wurden, wird daraus im letzten Router: MAC-Adresse und IP-Adresse des anfragenden Rechners, die MAC-Adresse des letzten Routers, die Ziel-Portadresse 5387 sowie die IP-Adresse des Telnet-Servers und dessen Absenderport, sowie Antwort-Daten.
- Wird diese Telnet-Sitzung beendet, wird auch Port 5387 wieder freigegeben.
Zusammenwirken von Protokollen
Abhängig davon, ob ein Router Teil eines autonomen Systems ist oder gar dessen Grenze bildet, verwendet er oftmals gleichzeitig Routing-Protokolle aus verschiedenen Klassen:
- Interior Gateway Protocols (IGPs) tauschen Routing-Informationen in einem einzelnen autonomen System aus.
- Häufig verwendet werden:
- Exterior Gateway Protocols (EGPs) regeln das Routing zwischen verschiedenen autonomen Systemen.
- Dazu gehören:
- Es ist inzwischen veraltet.)
- Ad hoc Routing-Protokolle werden in Netzen mit wenig oder keiner Infrastruktur verwendet.
Dabei können Routingprotokolle auch miteinander interagieren.
- Beispielsweise können neue Routen aus dem IGP zum EGP exportiert werden.
- Auch andere Fälle sind denkbar: Ändert sich, z. B. durch den Ausfall eines Links, die IGP-Metrik für einen Pfad a⇝b innerhalb des AS X, so kann X die Metrikänderung auf alle EGP-Pfade a⇝b⇝Y, a⇝b⇝Z usw. übertragen.
- Es ist auch denkbar, dass sich einige Routen, welche ein Router von verschiedenen Routingprotokollen gelernt hat, gegenseitig widersprechen; in solchen Fällen regelt eine vorher definierte Priorisierung (Administrative Distanz) die letztendliche Entscheidung des Routers.
Routing-Protokolle
| Routing- Protokoll |
Routing- Algorithmus |
Shortest-Path- Algorithmus |
Einsatz | Metrik | Anmerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
| BGP | Path-Vector | Bellman-Ford | EGP | Policies | De-facto-Standard, verhindert Schleifen |
| RIP | DV | Bellman-Ford | IGP | Hop-Count | Count-to-Infinity-Problem |
| OSPF | LS | Dijkstra | IGP | * | hierarchisches Routing |
| IS-IS | LS | Dijkstra | IGP | * | ISO-Standard, vglb. mit OSPF |
| EIGRP | DV | DUAL | IGP | * | Cisco-Standard |
* verschiedene (teilweise kombinierbare) Metriken
Anhang
Siehe auch
- Multi-Path Routing
- Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV)
- Classless Inter-Domain Routing (CIDR)
- Dijkstra-Algorithmus
- eXtensible Open Router Platform (XORP)
- Multiprotocol Label Switching (MPLS)
- Network Address Translation (NAT)
- Optimized Link State Routing (OLSR)
- Routing Information Protocol (RIP)
- Topology Dissemination Based on Reverse-Path Forwarding (TBRPF)