Datenübertragung im Internet: Was sind Routing-Protokolle?

Wie kommen Daten von A nach B? Über C oder über D? Schwierige Entscheidung – Routing-Pro­to­kolle entscheiden über den Transportweg der Datenpakete.

Routing ist der Transport der Datenpakete zwischen den Rechnern. Hierfür werden spezielle Rechner als Router (oder Gateways) eingesetzt. Außerdem benötigt man so genannte Routing-Protokolle.

Routing-Protokolle

Routing-Pro­to­kolle entscheiden über den Transportweg, den die Datenpakete in einem LAN oder in netzwerk-über­schrei­ten­den WANs nehmen.

  • Anschauliches Beispiel: Genauso wie die gelbe Post ein Paket anhand der Adresse entweder lokal, das heißt im gleichen Ort oder Stadtteil per Briefträger zustellt oder zum Beispiel global per Luftfracht viele Pakete zentral sammelt und per Flugzeug in ein anderes Land transportiert, so entscheidet auch bei einer IP-Adresse die „Nähe“ des empfangenden Rechners über das verwendete Routing-Protokoll.

Im einfachsten Fall – dem statischen Routing – trägt man einfach die Zieladresse des Empfängers im gleichen LAN auf seinem Arbeitsplatzrechner in einer Tabelle ein und legt mit dieser so genannten Routing-Tabelle den Weg im LAN fest. Das kann aber schon bei einer Zahl von mehr als 50 Rechnern im eigenen LAN eine mühselige Aufgabe sein, vor allem, wenn häufig Rechner dazukommen oder ausgetauscht werden.

Im globalen Internet kann statisches Routing schon allein wegen der Anzahl der daran beteiligten Rechner und der sich rapide verändernden Netzstruktur nicht überall funktionieren, denn dafür müsste ja jeder Rechner alle anderen Rechner-IP-Adressen ständig in Tabellen vorhalten. Bei einer Zahl von 40 bis 60 Millionen Rechnern ist dies technisch nicht machbar. (Einen Ausweg bietet allerdings die so genannte Aggregation.)

Dynamisches Routing

Bei der Zahl der Netzwerke ist das statische Routing – auch wenn man Auswege wie die Aggregation nimmt – jedenfalls keine ökonomische Art und Weise des Routings. Daher wurden dynamische Routing-Pro­tokolle entwickelt, bei denen die einzelnen Netzwerkadressen nicht permanent in einer Routing-Tabelle vorgehalten werden, sondern bei Bedarf oder per automatischer Verteilung zwischen einzelnen Routern erneuert werden.

Diese dynamischen Verfahren finden typischerweise bei Providern (ISPs) Anwendung, da diese ständig Kundennetze zu ihrem Backbone hinzufügen, löschen oder an andere Standorte verlegen müssen. Die Router „lernen“ hier also von anderen Routern über Veränderungen im Gesamt-Netzwerk.

Standard-Routingprotokoll im modernen LAN ist das OSPF (Open-Shortest-Path-First). Die Vielfalt der Routing-Protokolle ist aber inzwischen schier unerschöpflich: Es gibt statische/dynamische, so genannte Distance-Vektor- oder Link-State-Routing, IS-IS und so weiter.

  • Statische Routing-Pro­tokolle halten die einzelnen Netzwerkadressen permanent in einer Routing-Tabelle vor, dynamische Routing-Pro­tokolle fragen diese bei Bedarf oder per automatischer Verteilung zwischen einzelnen Routern ab und erneuern sie.

Globale Verständigung: Interdomain Routing Protokolle

Jeder Provider und sonstiger Netzbetreiber wie Siemens oder IBM kann also ein Routing-Protokoll seiner Wahl einsetzen – nur wollen sie ja im Internet gemeinsam miteinander kommunizieren, besser gesagt: Daten miteinander austauschen. Dafür müssen die Router sich aber wieder verstehen, also die gleiche Sprache sprechen. Es muss im Internet also Knoten geben, die diese unterschiedlichen Protokolle wieder zusammenführen, um Daten auch zum Beispiel über Ländergrenzen hinaus zu transportieren.

Diese Knoten, Peering-Points genannt, sind Router bei großen Netzbetreibern. Dort werden Interdomain Routing Protokolle genutzt; die drei gebräuchlichsten sind:

  • BGP (Border Gateway Protocol),
  • EGP (Exterior Gateway Protocol) und
  • IGRP (Interdomain Gateway Routing Protocol).

Durch die Einigung auf eines dieser Protokolle können mehrere Provider den gesamten Datenverkehr ihrer Kunden in und durch alle Backbones leiten – die Hauptvoraussetzung für die Teilnahme am Internet.

Autonome Systeme (AS)

Die Informationen der Routing-Tabellen eines Providers – egal ob statisch oder dynamisch erzeugt – werden zu so genannten Autonomen Systemen (AS) zusammengefasst. Diese AS dienen zum einen der Zuständigkeitsdefinition (gespeichert zum Beispiel in den RIPE-Datenbanken) und zum anderen zur Vereinfachung der Programmierung von BGP-Routern, da diese mit AS-Nummern aus den RIPE-Datenbanken (zum Beispiel AS1204 für einen großen Bereich des Telekom-Backbones) arbeiten können.

Wenn es wie zum Beispiel bei der Telekom um sehr große Netze geht, kann nach internem BGP (IBGP) und externen BGP (EBGP) unterschieden und vereinfachend geroutet werden.

Ein „Autonomes System“ ist letztlich nur eine Nummer, ein international anerkanntes Kürzel wie „DE-“ vor einer deutschen Postleitzahl oder .de bei Domains. Ein Router routet „intern“, wenn diese Nummer immer die gleiche (also die seines Heimatsystems) ist und muss „extern“ über die Peering Points routen, wenn die Nummer eine andere ist. Die Verwaltung und Registrierung dieser Autonomen Systeme braucht demnach nur durch wenige Organisationen wie zum Beispiel das RIPE für Europa erfolgen.

Übersicht Routing

  • Routing = Suche nach einem geeigneten Weg (Route) vom Absender (Source) zum Empfänger (Destination) durch ein Netzwerk
  • Über die Routing-Tabelle wird ermittelt, welchen Weg ein Paket nehmen soll.
  • statisches Routing: IP-Adresse des Rechners wird in eine Routing-Tabelle eingetragen (nur in kleinen LANs möglich und auch dort umständlich)
  • dynamisches Routing: Routing-Tabellen werden ständig abgefragt und angepasst.

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