Routing

Beim Routing wird der Weg eines Datenpakets zur nächsten Station bestimmt. Welcher Weg gewählt wird, hängt von den verfügbaren Routen ab, die ihrerseits in einer Routing-Tabelle erfasst werden.

Über das Internet Protocol (IP) lässt sich dafür sorgen, dass Datenpakete auch über Netzgrenzen hinweg ihren Weg von einem Host zu einem anderen finden. Das routingfähige Protokoll ist in der Lage, Daten über jede Art der physikalischen Verbindung oder des Übertragungssystems zu vermitteln. Diese hohe Flexibilität bei der jeweiligen Wegfindung ist mit einem großen Maß an Komplexität verbunden. Mit Routing wird die eigentliche Wegfindung bezeichnet.

Allgemeine Informationen zum Thema

Welche Route als die richtige Wahl eingeordnet wird, hängt von unterschiedlichen Parametern ab, wie z.B.:

• Verbindungsinformationen
• Verbindungskosten
• Ziel-Adresse
• notwendige Bandbreite
• Subnetz
• bekannte Netzwerkadressen
• Verbindungsart

Warum Routing notwendig ist

In einem Ethernet ist das maßgebliche Verbindungselement der Switch oder Hub. An diesem sind alle Teilnehmer des Netzwerks angeschlossen. Werden nun durch einen Host Datenpakete versendet, dann gelangen diese im Hub an alle Stationen. Die Weiterverarbeitung nimmt jedoch nur der adressierte Host vor.

Diese Voraussetzung führt dazu, dass sich alle Hosts die gesamte Breite des Hubs teilen müssen. Auch wenn die physikalische Struktur und die Verkabelung eines Hubs ein Stern mit Punkt-zu-Punkt-Verbindungen ist, entspricht die logische Struktur einem Bus, also nur einer einzigen Leitung, an der alle Teilnehmer im Netzwerk angeschlossen sind.

Wenn zwei oder mehr Hosts gleichzeitig verwendet werden, führt dies zu einer Kollision. Damit verbunden ist eine allgemeine Sendepause, nach der die Hosts wieder versuchen, eine erfolgreiche Übertragung zu realisieren. Man nennt dieses Verfahren CSMA/CD. Die maximale Anzahl von Hosts, die an ein Ethernet-Bus angeschlossen sind, beträgt 1.023, wobei grundsätzlich gilt, dass mit der Zunahme der Häufigkeit der Kollisionen die Überlastung des Netzes zunimmt.

Die Verbindung von Ethernet und CSMA/CD bringt offensichtlich Nachteile mit sich. Daher wählt man statt CSMA/CD als Instrument der Kopplung das Fast Ethernet. Dabei merkt sich der Switch die Hardware-Adressen der Station und leitet die Ethernet-Pakete ausschließlich an den Port, hinter dem die Station zu finden ist. Kennt der Switch eine Hardware-Adresse nicht, bezieht er für die Weiterleitung des Datenpakets alle Ports mit ein. In diesem Augenblick funktioniert er wie ein Hub.

Nun hat ein Switch eine begrenzte Speichergröße, und wenn zahlreiche unbekannte Hardware-Adressen genutzt werden, hat dies negative Auswirkungen auf die Performance eines Netzwerkes. Wenn große Netzwerke miteinander verbunden werden sollen, empfiehlt sich also weder ein Switch noch ein Hub. Und hier kommt das Routing ins Spiel, bei dem ein Netzwerk durch IP-Adressen und Router in Subnetze bzw. logische Segmente unterteilt wird.

Die drei häufigsten Routing-Protokolle

Im Folgenden werden die drei wichtigsten Routing-Protokolle aufgezeigt, die sich in ihren Einsatzbereichen, den Metriken und anderen Aspekten voneinander unterscheiden:

• Routing Information Protocol (RIP): Bei RIP wird die Anzahl der Hops genutzt, um die Länge und Richtung der Verbindungen zu ermitteln. Sind mehrere Pfade vorhanden, werden die mit den wenigsten Hops ausgewählt. Allerdings ist die Anzahl der Hops die einzige Metrik, die RIP verwendet. Das hat zur Folge, dass nicht zwingend der schnellste Pfad zum Empfänger gewählt wird.
  Unterschieden wird zwischen RIPv1 und RIPv2. Bei RIPv1 kommen alle Geräte im Netzwerk mit der gleichen Submaske zum Einsatz. Das kommt daher, weil RIPv1 mit dem Routing-Update keine Subnetzinformationen übermittelt. Man spricht bei RIPv1 von einem klassenorientierten Routing. RIPv2 bietet das Präfix-Routing, es sendet zudem Subnetzdaten mit den Routing-Updates. Hier spricht man von klassenlosen Routings. Bei dieser Form des Routings können innerhalb eines Netzwerks verschiedene Subnetze unterschiedliche Subnetzmasken haben. Wenn verschiedene Subnetzmasken verwendet werden, spricht man von VLSM (Variable Length Subnet Masking).
  
  
• Interior Gateway Routing Protocol (IGRP): Bei IGRP handelt es sich um ein Distanzvektorprotokoll, das Cisco entwickelt hat. Es wurde entworfen, um Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem Routing von großen Netzwerken zu beheben. Wo RIP sich überfordert zeigt, kommt IGRP ins Spiel. Dieses Protokoll wählt immer den schnellsten Pfad, wobei als Grundlage die Verzögerung, die Last, die Bandbreite und die Zuverlässigkeit dienen. Tatsächlich verwendet IGRP lediglich die Bandbreite und die Verzögerung als 24-Bit-Metriken. Im Vergleich zu RIP hat IGRP eine höhere Obergrenze bei der Anzahl der Hops. Dadurch wird eine bessere Skalierung des Netzwerkes möglich. IGRP setzt auf klassenorientiertes Routing.
  
  
• Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP): EIGRP könnte als Fortsetzung von IGRP bezeichnet werden. Es handelt sich auch hier um ein Cisco-Protokoll, allerdings mit einer 32-Bit-Metrik. EIGRP bietet erstens ein überlegenes Betriebsverhalten, da die Konvergenz schneller ist, und zweitens einen geringeren Bandbreitenbedarf für die Steuerdaten. Bei EIGRP handelt es sich um ein fortschrittliches Distanzvektorprotokoll, das auch Funktionen beinhaltet, die man von Link-State-Protokollen kennt. Es wird auch als Hybridprotokoll bezeichnet.

Bedeutung für das Development

Da Switches und Hubs nur Daten im lokalen Netz weiterleiten, ist das Routing die erste Wahl, weil dabei auch benachbarte Netze einbezogen werden. Letztlich ist Routing „die Basis des Internets – ohne Routing würde das Internet nicht existieren, und alle Netze wären autonom.“.

Weblinks

• Dynamisches Routing
• Routing
• Routing Protokoll