Was ist Routing? | IP-Routing

Im Internet ist Routing die Art und Weise, wie IP-Datenpakete von ihrem Ursprung zu ihrem Ziel gelangen.

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Routing

Lernziele

Nach Lektüre dieses Artikels können Sie Folgendes:

  • Verstehen, wie Internet-Routing funktioniert
  • Einen „Router“ definieren
  • Die verschiedenen Routing-Protokolle erkunden

Was ist Routing?

Netzwerk-Routing ist der Prozess, bei dem ein Pfad über ein oder mehrere Netzwerke ausgewählt wird. Die Routing-Prinzipien können für jede Art von Netzwerk gelten, von Telefonnetzen bis hin zu öffentlichen Verkehrsmitteln. In Netzwerken, die Pakete vermitteln, also beispielsweise dem Internet, wählt das Routing die Pfade aus, auf denen die Internet-Protokoll-Pakete (IP-Pakete) von ihrem Ursprung zu ihrem Ziel gelangen. Diese Internet-Routing-Entscheidungen werden von spezialisierten Teilen der Netzwerk-Hardware, den Routern, getroffen.

Betrachten Sie das folgende Bild. Ein Datenpaket soll von Computer A zu Computer B gelangen. Sollte es die Netzwerke 1, 3 und 5 oder die Netzwerke 2 und 4 durchlaufen? Das Paket wird einen kürzeren Weg durch die Netzwerke 2 und 4 nehmen, aber die Netzwerke 1, 3 und 5 können Pakete möglicherweise schneller weiterleiten als 2 und 4. Das sind die Entscheidungen, die Netzwerkrouter ständig treffen.

IP-Routing-Diagramm

Wie funktioniert Routing?

Router beziehen sich auf interne Routing-Tabellen, um zu entscheiden, wie Pakete entlang von Netzwerkpfaden zu routen sind. In einer Routing-Tabelle werden die Pfade aufgezeichnet, die Pakete nehmen sollten, um jedes beliebige Ziel zu erreichen, für das der Router zuständig ist. So wie Zugfahrpläne, die Passagieren helfen, zu entscheiden, welchen Zug sie nehmen sollten. Genauso funktionieren Routing-Tabellen, jedoch für Netzwerkpfade und nicht für Züge.

Router arbeiten auf folgende Weise: Wenn ein Router ein Paket empfängt, liest er die Header* des Pakets, um sein Ziel zu sehen, so wie ein Zugbegleiter die Fahrkarten eines Fahrgastes prüfen kann, um ihm zu sagen, welchen Zug er nehmen soll. Er bestimmt dann anhand der Informationen in seinen Routing-Tabellen, wohin das Paket geroutet werden soll.

Diesen Vorgang führen Router Millionen Mal pro Sekunde mit Millionen von Paketen durch. Auf dem Weg zu seinem Bestimmungsort kann das Paket mehrmals von verschiedenen Routern weitergeleitet werden.

Routing-Tabellen können entweder statisch oder dynamisch sein. Statische Routing-Tabellen verändern sich nicht. Sie werden manuell von einem Netzwerkadministrator eingerichtet. Dabei werden im Wesentlichen die Routen festgelegt, die Datenpakete über das Netzwerk nehmen – es sei denn, der Administrator aktualisiert die Tabellen manuell.

Dynamische Routing-Tabellen werden automatisch aktualisiert. Dynamische Router verwenden verschiedene Routing-Protokolle (siehe unten), um die kürzesten und schnellsten Pfade zu ermitteln. Sie treffen diese Entscheidung auch abhängig davon, wie lange es dauert, bis die Pakete ihr Ziel erreichen – ähnlich wie Google Maps, Waze und andere GPS-Dienste die besten Fahrtrouten auf der Grundlage vergangener Fahrleistungen und aktueller Fahrbedingungen ermitteln.

Dynamisches Routing erfordert mehr Rechenleistung, weshalb kleinere Netzwerke möglicherweise auf statisches Routing zurückgreifen. Aber für mittlere und große Netzwerke ist dynamisches Routing eine viel effizientere Lösung.

*Paket-Header sind kleine Datenbündel, die an Pakete angehängt sind und nützliche Informationen liefern, einschließlich der Information, woher das Paket kommt und wohin es geht – ähnlich wie der Paketaufkleber, der auf der Außenseite eines Postpakets angebracht ist.

Was sind die wichtigsten Routing-Protokolle?

Wenn es um Netzwerke geht, ist ein Protokoll eine standardisierte Methode, Daten so zu formatieren, dass jeder angeschlossene Computer die Daten verstehen kann. Ein Routing-Protokoll ist ein Protokoll, das verwendet wird, um Netzwerkpfade zu identifizieren oder anzukündigen.

Die folgenden Protokolle helfen den Datenpaketen, ihren Weg durch das Internet zu finden:

IP: Das Internet-Protokoll (IP) gibt den Ursprung und das Ziel für jedes Datenpaket an. Router inspizieren den IP-Header jedes Pakets, um festzustellen, wohin es gesendet werden soll.

BGP: Das Routing-Protokoll 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 ist ein dynamisches Routing-Protokoll.

Die folgenden Protokolle routen Pakete innerhalb eines AS:

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: 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.)

Andere interne Routing-Protokolle sind EIGRP (das Enhanced Interior Gateway Routing Protocol, hauptsächlich zur Verwendung mit Cisco-Routern) und IS-IS (Intermediate System to Intermediate System).

Was ist ein Router?

Ein Router ist ein Netzwerk-Hardwaregerät, das dafür verantwortlich ist, Pakete an ihre Ziele weiterzuleiten. Router stellen eine Verbindung zu zwei oder mehr IP-Netzwerken oder Subnetzwerken her und leiten Datenpakete je nach Bedarf zwischen diesen Netzwerken weiter. Router werden in Privathaushalten und Büros eingesetzt, um lokale Netzwerkverbindungen einzurichten. Leistungsstärkere Router sind überall im Internet im Einsatz und helfen Datenpaketen, ihre Ziele zu erreichen.

Wie trägt Cloudflare dazu bei, das Routing effizienter und sicherer zu machen?

Cloudflare Argo verwendet Smart Routing, um die schnellsten Routen im Internet zu ermitteln, und sorgt dann dafür, dass die Pakete stark überlastete Netzwerke umgehen, statt durch diese hindurch gesendet zu werden. Das Ergebnis ist ähnlich wie bei der Umleitung des Autoverkehrs um einen Stau herum: Die Datenpakete kommen schneller an und die Nutzer bekommen ein schnelleres Online-Erlebnis.

Cloudflare Magic Transit verwendet BGP, um IP-Subnetze für Cloudflare-Kunden anzukündigen. Der Netzwerk-Traffic zu diesen IP-Adressen wird über das globale Cloudflare-Netzwerk geleitet, anstatt direkt in die Netzwerke dieser Kunden zu gehen. Cloudflare filtert jeglichen Angriffs-Traffic heraus, bevor der legitime Traffic weitergeleitet wird.