Routing Basics (Allgemeines zum Thema Routing)

Indi

Member of Honour
Pfadbestimmung

Die Pfadbestimmung für den Verkehr in einer Netzwerkwolke findet in der Vermittlungsschicht (Schicht 3) statt. Mithilfe der Pfadbestimmung kann ein Router die verfügbaren Pfade zu einem Ziel bewerten und den bevorzugten Pfad für die Übertragung eines Datenpakets verwenden. Routing-Dienste verwenden Informationen der Netzwerktopologie zur Analyse von Netzwerkpfaden. Diese Informationen können vom Netzwerkadministrator konfiguriert oder über dynamische im Netzwerk ablaufende Prozesse gesammelt werden.

Die Vermittlungsschicht bietet in miteinander verbundenen Netzwerken eine bestmögliche Übertragung der Pakete von einem Endpunkt zum anderen. Sie verwendet zum Senden von Paketen aus dem Absender- in das Zielnetz die IP-Routing-Tabelle. Nachdem der Router sich für einen Pfad entschieden hat, fährt er mit der Weiterleitung des Pakets fort. Er leitet das an einer Schnittstelle entgegengenommene Paket an eine andere Schnittstelle oder einen Port weiter, die/der am ehesten dem optimalen Weg zum Ziel des Pakets entspricht.

Routing der Pakete von der Quelle zum Ziel durch Router

Um wirklich zu funktionieren, muss ein Netzwerk fortwährend die zwischen Routern verfügbaren Pfade mitteilen. Jede Leitung besitzt zwischen den Routern eine Nummer, die die Router als Netzadresse verwenden. Diese Adressen müssen Informationen übertragen, anhand derer ein Routing-Prozess Pakete von einer Quelle an ein Ziel leiten kann. Mithilfe dieser Adressen kann die Vermittlungsschicht eine Relay-Verbindung bereitstellen, die unabhängige Netzwerke miteinander verbindet.

Die Konsistenz von Schicht-3-Adressen im gesamten Internetwork verbessert auch die Bandbreitenauslastung, da unnötige Broadcasts unterbunden werden. Broadcasts verursachen unnötige Zusatzprozesse und vergeuden Kapazität auf allen Geräten und Verbindungen, die keine Broadcasts empfangen müssen. Wenn der Pfad von Medienverbindungen von einem Ende bis zum anderen Ende durch konsistente Adressierung angegeben wird, kann die Vermittlungsschicht einen Weg zum Ziel finden, ohne die Geräte oder Verbindungen im Internetwork unnötig mit Broadcasts zu belasten.

Netzwerk- und Host-Adressierung

Der Router identifiziert anhand der Netzadresse das Zielnetzwerk (LAN) eines Pakets innerhalb eines Internetworks.
Für einige Protokolle der Vermittlungsschicht wird diese Beziehung vom Netzwerkadministrator hergestellt, der die Host-Adressen im Netz nach einem zuvor festgelegten Internetwork-Adressierungsplan zuweist. Bei anderen Protokollen der Vermittlungsschicht erfolgt die Zuweisung von Host-Adressen teilweise oder vollkommen dynamisch. Die meisten Adressierungsschemata von Netzwerkprotokollen verwenden eine bestimmte Art der Host- bzw. Knotenadresse.

Pfadauswahl und Paketvermittlung

Router leiten Pakete generell von einer Datenverbindung zur nächsten weiter. Dies geschieht mithilfe folgender grundlegender Funktionen:

  • Pfadbestimmung
  • Switching

Der Router verwendet den Netzwerkteil der Adresse, um Pfade auszuwählen, über die das Paket an den nächsten Router im Pfad weitergeleitet wird.

Mithilfe der Switching-Funktion kann ein Router ein Paket an einer Schnittstelle annehmen und über eine zweite Schnittstelle weiterleiten. Die Pfadbestimmungsfunktion ermöglicht dem Router, die Schnittstelle auszuwählen, die am besten für die Weiterleitung eines Pakets geeignet ist. Der Knotenteil der Adresse dient dem letzten Router (dem an das Zielnetzwerk angeschlossenen Router) dazu, das Paket an den richtigen Host zu übertragen.

Geroutete Protokolle und Routing-Protokolle

Die beiden Begriffe geroutetes Protokoll und Routing-Protokoll stiften aufgrund ihrer Ähnlichkeit oft Verwirrung.

Geroutete Protokolle sind Netzwerkprotokolle, die in ihrer Vermittlungsschichtadresse genügend Informationen zum Weiterleiten eines Pakets von einem Host zu einem anderen Host auf der Basis des Adressierungsschemas bereitstellen. Geroutete Protokolle definieren die Feldformate innerhalb eines Pakets. Pakete werden im Allgemeinen von Endsystem zu Endsystem befördert. Das Internet-Protokoll (IP) ist ein Beispiel für ein geroutetes Protokoll.

Routing-Protokolle unterstützen ein geroutetes Protokoll, indem sie Mechanismen für die gemeinsame Nutzung von Routing-Informationen bereitstellen. Routing-Protokollnachrichten bewegen sich zwischen Routern. Mithilfe eines Routing-Protokolls können die Router mit anderen Routern kommunizieren, um Tabellen zu aktualisieren und zu verwalten. Zu den TCP/IP-Beispielen für Routing-Protokolle zählen:

  • RIP (Routing Information Protocol)
  • IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)
  • EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)
  • OSPF (Open Shortest Path First)

Protokolloperationen der Vermittlungsschicht]

Wenn eine Host-Anwendung ein Paket an ein Ziel in einem anderen Netzwerk senden muss, dann adressiert der Host den Frame der Sicherungsschicht an den Router. Er verwendet dafür die Adresse einer der Router-Schnittstellen. Der Vermittlungsschichtprozess des Routers untersucht den Header des ankommenden Pakets, um das Zielnetzwerk zu ermitteln und informiert sich dann in der Routing-Tabelle, in der die Netzwerke den Ausgangsschnittstellen zugeordnet sind. Das Paket wird wieder im Frame der Sicherungsschicht gekapselt, der für die ausgewählte Schnittstelle geeignet ist, und in die Warteschlange für die Übertragung an den nächsten Hop im Pfad gestellt.

Dieser Prozess erfolgt immer, wenn das Paket über einen anderen Router weitergeleitet wird. Auf dem Router, der an das Netzwerk des Ziel-Hosts angeschlossen ist, wird das Paket in den Frame-Typ der Sicherungsschicht des Ziel-LANs gekapselt und an den Ziel-Host übertragen.

Router sind in der Lage, mehrere unabhängige Routing-Protokolle zu unterstützen und Routing-Tabellen für verschiedene geroutete Protokolle zu verwalten. Aufgrund dieser Fähigkeit kann ein Router Pakete mehrerer gerouteter Protokolle über dieselben Datenverbindungen transportieren.
 
Oben