Routing
Routing (amerikanische Aussprache etwa wie "Rauting" und britische Aussprache etwa wie "Ruhting") bezeichnet in der Telekommunikation die Übermittlung von Nachrichten über vermaschte Nachrichtennetze.
Die Vermittlungstechnik bezeichnet mit dem Begriff Verkehrslenkung (engl.: routing) die Auswahl der Wegeabschnitte beim Aufbau von Nachrichtenverbindungen, die unter Berücksichtigung von Kriterien wie kürzeste Entfernung etc. erfolgen kann. Handelt es sich um eine leitungsvermittelte Verbindung, wird ein Übertragungskanal für die gesamte Zeit der Verbindung ausgewählt, und alle Nachrichten werden über denselben Weg geleitet. Handelt es sich dagegen um eine paketvermittelte Datenübertragung, wird der Weg für jedes Paket von jedem Netzknoten neu bestimmt.
Routing von Paketen
Beim paketvermittelten Routing wird dafür gesorgt, dass logisch adressierte Pakete aus dem Ursprungs-Netz heraus kommen und in Richtung ihres Ziel-Netzes weitergeleitet werden. Routing ist die Basis des Internet. Ohne Routing würde das Internet nicht existieren, und alle Netze wären autonom. Die Datenpakete können dabei viele verschiedene Zwischen-Netzwerke auf dem Weg dorthin passieren. Routing passiert auf Layer 3 des OSI-Modells.
Hubs und Switches bewegen Daten nur im lokalen Netzwerk, wohingegen der Router auch Nachbar-Netzwerke kennt. Dieser Artikel beschreibt Routing auf eine Hardware-unabhängige Art. Für Informationen über Router selbst siehe den Router-Artikel.
Um zu wissen, wohin Pakete gesendet werden sollen, muss man die Struktur des Netzwerks kennen. In kleinen Netzwerken kann das Routing sehr einfach sein und wird oft per Hand konfiguriert. Große Netzwerke können eine komplexe Topologie haben, die sich möglicherweise auch noch häufig ändert, was auch das Routing zu einer komplexen Angelegenheit macht.
Da Router die besten Routen im Verhältnis zur Anzahl der bewegten Pakete nur sehr langsam berechnen können, merken sie sich in einer Routing-Tabelle die bestmögliche Route zu bestimmten Netzwerken und die dazugehörigen Routing-Metriken.
Der kürzeste Weg kann zum Beispiel mit dem Algorithmus von Dijkstra gefunden werden.
Routing Protokoll
Routing-Protokolle sorgen für den Austausch von Routing-Informationen zwischen den Netzwerken und erlauben es den Routern, ihre Routing-Tabellen dynamisch aufzubauen. Traditionelles IP-Routing bleibt einfach, da Next-Hop-Routing benutzt wird. Der Router sendet das Paket an denjenigen Nachbar-Router, von dem er glaubt, dass er am nächsten am Zielnetz liegt. Um den weiteren Weg des Pakets braucht sich der Router nicht zu kümmern. Selbst wenn er falsch lag und das Paket nicht an den "optimalen" Nachbarn gesendet hat, kommt das Paket trotzdem früher oder später am Ziel an.
Obwohl dynamisches Routing sehr komplex werden kann, macht es das Internet sehr flexibel, und erlaubte das exponentielle Wachstum des Internets seit der Einführung von IP im Jahre 1983. Wenn Teile der Backbones ausfallen (so geschehen z.B. im Sommer 2002, als der Carrier KPNQwest sein europaweites Glasfasernetz wegen Insolvenz abschalten musste), können innerhalb von Sekunden Alternativrouten propagiert werden und die betroffenen Netzteile weiträumig umgangen werden.
Dem Ausfall des Standardgateways, das ist meist der erste Router vom Sender aus gesehen, wirkt dynamisches Routing jedoch nicht entgegen. Hierfür wurden HSRP und VRRP entwickelt, da ein Host im Normalfall keine Alternative zum Standardgateway hat ist dies der wichtigste Router der Route.
Routing-Algorithmen
Routing-Algorithmen benutzen zwei grundlegende Verfahrensweisen:
- Teile der Welt mit, wer deine Nachbarn sind
- Link-State-Routing-Protokolle wie z.B. OSPF
- Teile deinen Nachbarn mit, wie die Welt aussieht ; Distance Vector-Protokolle wie z.B. das Routing Information Protocol (RIP).
Metrik
Eine Routing-Metrik ist ein Wert, mit dessen Hilfe ein Routing-Algorithmus feststellen kann, ob eine Route im Vergleich zu einer anderen besser ist. (Bei mehreren möglichen Routen wird eine Route mit kleiner Distanz im Sinne der Metrik bevorzugt.) Metriken können Informationen wie z.B. Bandbreite, Verzögerung, Hop Count, Pfadkosten, Last, MTU, Verlässlichkeit und Kommunikationskosten berücksichtigen. In der Routing-Tabelle werden nur die bestmöglichen Routen gehalten, während Link-State- oder topologische Datenbanken alle anderen Informationen beinhalten.
Interior Gateway Protokolle (IGP) - Exterior Gateway Protokolle (EGP)
Abhängig davon, ob der Router Teil eines autonomen Systems ist oder gar dessen Grenze bildet, verwendet er Routing-Protokolle aus verschiedenen Klassen:
- Ad hoc Routing-Protokolle werden in Netzwerken mit wenig oder keiner Infrastruktur verwendet.
- 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:
Siehe auch
- Router (mit einer Liste von Herstellern)
- NAT (Network Address Translation)
- MPLS Multiprotocol Label Switching
- XORP
- Problem des Handlungsreisenden
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