Was ist ein autonomes System? | Was sind ASNs?

Was ist ein autonomes System?

Das Internet ist ein Netzwerk von Netzwerken*, und autonome Systeme sind die großen Netzwerke, aus denen sich das Internet zusammensetzt. Genauer gesagt ist ein autonomes System (AS) ein großes Netzwerk oder eine Gruppe von Netzwerken, das bzw. die über eine einheitliche Routing-Richtlinie verfügt. Jeder Computer oder jedes Gerät, das eine Verbindung zum Internet herstellt, ist mit einem AS verbunden.

Stellen Sie sich ein AS wie ein Postamt einer Stadt vor. Die Post reist von Postamt zu Postamt, bis sie schließlich die richtige Stadt erreicht. Das Postamt dieser Stadt stellt die Post dann innerhalb dieser Stadt zu. In ähnlicher Weise durchqueren Datenpakete das Internet, indem sie von AS zu AS springen, bis sie das AS erreichen, das ihre Zieladresse des Internetprotokolls (IP-Adresse) enthält. Router innerhalb dieses AS senden das Paket an die IP-Adresse.

Jedes AS kontrolliert einen bestimmten Satz von IP-Adressen, so wie das Postamt jeder Stadt für die Zustellung von Post an alle Adressen innerhalb dieser Stadt verantwortlich ist. Der Bereich von IP-Adressen, den ein bestimmtes AS kontrolliert, wird als sein „IP-Adressraum“ bezeichnet.

Die meisten AS sind mit mehreren anderen AS verbunden. Ist ein AS nur mit einem anderen AS verbunden und teilt die gleiche Routing-Richtlinie mit ihm, kann es stattdessen als Teilnetz des ersten AS betrachtet werden.

In der Regel wird jedes AS von einer einzigen großen Organisation betrieben, wie z. B. einem Internetprovider (ISP), einem großen Technologieunternehmen, einer Universität oder einer Regierungsbehörde.

*Ein Netzwerk ist eine Gruppe von zwei oder mehr verbundenen Computern.

Was ist eine AS-Routing-Richtlinie?

Eine AS-Routing-Richtlinie ist eine Liste des IP-Adressraums, den das AS kontrolliert, sowie eine Liste der anderen AS, mit denen es sich verbindet. Diese Informationen braucht man, um Pakete an die richtigen Netzwerke weiterzuleiten. Die AS geben diese Informationen über das Border Gateway Protocol (BGP) an das Internet bekannt.

Was ist der IP-Adressraum?

Eine bestimmte Gruppe oder ein bestimmter Bereich von IP-Adressen wird als „IP-Adressraum“ bezeichnet. Jedes AS kontrolliert eine bestimmte Menge an IP-Adressraum. (Eine Gruppe von IP-Adressen kann auch als ein IP-Adressen-„Block“ bezeichnet werden.)

Stellen Sie sich vor, alle Telefonnummern der Welt wären der Reihe nach aufgelistet, und jeder Telefongesellschaft wäre ein Bereich zugeordnet: So kontrolliert Telefongesellschaft A die Nummern 000-0000 bis 599-9999, und Telefongesellschaft B kontrolliert die Nummern 600-0000 bis 999-9999. Wenn Alice jetzt Michelle unter 555-2424 anruft, wird ihr Anruf an Michelle über die Telefongesellschaft A geroutet. Wenn sie Jenny unter 867-5309 anruft, wird ihr Anruf an Jenny über die Telefongesellschaft B geroutet.

In etwa so funktioniert der IP-Adressraum. Angenommen, Acme Co. betreibt ein AS und kontrolliert einen IP-Adressbereich, der die Adresse 192.0.2.253 enthält. Wenn ein Computer ein Paket an 192.0.2.253 sendet, wird das Paket schließlich das von Acme Co. kontrollierte AS erreichen. Wenn dieser erste Computer ebenfalls Pakete an 198.51.100.255 sendet, gehen die Pakete an ein anderes AS (obwohl sie unterwegs das AS von Acme Co. passieren können).

Was sind IP-Adressen-Präfixe?

Wenn Netzwerkingenieure kommunizieren, welche IP-Adressen von welchen AS kontrolliert werden, so tun sie dies, indem sie über die „Präfixe“ der IP-Adressen sprechen, die jedem AS gehören. Ein IP-Adressen-Präfix ist ein Bereich von IP-Adressen. Aufgrund der Art und Weise, wie IP-Adressen geschrieben werden, werden IP-Adressen-Präfixe auf diese Weise ausgedrückt: 192.0.2.0/24. Dies entspricht den IP-Adressen 192.0.2.0 bis 192.0.2.255, nicht 192.0.2.0 bis 192.0.2.24.

Was ist eine AS-Nummer (ASN)?

Jedem AS wird eine offizielle Nummer oder AS-Nummer (ASN) zugewiesen, ähnlich wie jedes Unternehmen eine Geschäftslizenz mit einer eindeutigen, offiziellen Nummer besitzt. Aber im Gegensatz zu Unternehmen beziehen sich externe Parteien auf AS oft nur über ihre Nummer.

AS-Nummern, oder ASNs, sind eindeutige 16-Bit-Nummern zwischen 1 und 65534 oder 32-Bit-Nummern zwischen 131072 und 4294967294. Sie werden in folgendem Format präsentiert: AS(Zahl). Die ASN von Cloudflare lautet zum Beispiel AS13335. Einigen Schätzungen zufolge sind weltweit über 90.000 ASNs in Gebrauch.

ASNs sind nur für die externe Kommunikation mit Routern zwischen Netzwerken erforderlich (siehe „Was ist BGP?“ weiter unten). Interne Router und Computer innerhalb eines AS müssen die Nummer dieses AS möglicherweise nicht kennen, da sie nur mit Geräten innerhalb dieses AS kommunizieren.

Ein AS muss bestimmte Voraussetzungen erfüllen, bevor ihm von den Stellen, die ASNs vergeben, eine Nummer zugeteilt wird. Es muss über eine eigene Routing-Richtlinie verfügen, eine bestimmte Größe haben und mehr als eine Verbindung zu anderen AS haben. Es steht eine begrenzte Anzahl von ASNs zur Verfügung. Gäbe man sie zu frei aus, würde das Angebot ausgehen und das Routing würde viel komplexer werden.

Was ist BGP?

AS kündigen ihre Routing-Richtlinie anderen AS und Routern über das Border Gateway Protocol (BGP) an. BGP ist das Protokoll für das Routing von Datenpaketen zwischen AS. Ohne diese Routing-Informationen würde der großflächige Betrieb des Internets schnell unpraktisch werden: Datenpakete würden verloren gehen oder zu lange brauchen, um ihr Ziel zu erreichen.

Jedes AS verwendet BGP, um bekannt zu geben, für welche IP-Adressen es verantwortlich ist und mit welchen anderen AS es sich verbindet. BGP-Router nehmen all diese Informationen von AS auf der ganzen Welt und speichern sie in Datenbanken – sogenannten Routing-Tabellen – um die schnellsten Pfade von AS zu AS zu ermitteln. Wenn ein Paket ankommt, greifen die BGP-Router auf ihre Routing-Tabellen zurück, um zu bestimmen, zu welchem AS das Paket weitergeleitet werden soll.

Da es weltweit so viele AS gibt, aktualisieren BGP-Router ständig ihre Routing-Tabellen. Wenn Netzwerke offline und neue Netzwerke online gehen, AS ihren IP-Adressraum erweitern oder verkleinern, müssen all diese Informationen über BGP bekannt gegeben werden, damit die BGP-Router ihre Routing-Tabellen anpassen können.

Warum ist BGP-Routing notwendig? Wird nicht IP für das Routing verwendet?

IP, oder das Internet-Protokoll, wird in der Tat für das Routing verwendet, da es angibt, zu welchem Ziel jedes Paket unterwegs ist. BGP ist dafür verantwortlich, Pakete auf dem schnellsten Weg zu ihrem Ziel zu leiten. Ohne BGP würden IP-Pakete im Internet wahllos von AS zu AS hin und her springen, wie ein Fahrer, der versucht, sein Ziel zu erreichen, indem er aufs Geratewohl entscheidet, welche Straße er nehmen muss.

Wie sind autonome Systeme miteinander verbunden?

AS verbinden sich miteinander und tauschen Netzwerkverkehr (Datenpakete) über einen Prozess aus, den man Peering nennt. Eine Möglichkeit, wie eine Peer-to-Peer-Verbindung zwischen AS hergestellt werden kann, ist die Verbindung an physischen Standorten, die Internet Exchange Points (IXPs) genannt werden. Ein IXP ist ein großes lokales Netzwerk (LAN) mit vielen Routern, Switches und Kabelverbindungen.