Wie funktioniert Datenübertragung im Internet? Wie kommen Daten von A nach B? Was ist Routing? Was machen Router? Wofür werden Routing-Tabellen benötigt?
Das Internet ist ein gigantisches Übertragungssystem. Nur wie funktioniert die Datenübertragung – wie kommen Daten sicher und zuverlässig von A nach B?
Wie funktioniert die Datenübertragung im Internet?
Netzwerke, die TCP/IP-Protokolle verwenden, so auch das Internet, identifizieren jeden angeschlossenen Rechner über eine numerische Adresse, die IP-Adresse, das sind vier durch einen Punkt getrennten Zahlen, zum Beispiel 193.96.28.72. Wie eine konkrete IP-Adresse aufgebaut ist und welche Informationen sich dahinter verbergen, können Sie hier nachschauen.
Der richtige Weg: Was ist Routing?
Daten werden im Internet in Paketen übertragen. Datenpakete werden von A nach B verschickt – vom Absender zum Adressat oder vom Start- zum Zielrechner. Beide Rechner sind eindeutig über ihre IP-Adresse identifizierbar. Eigentlich werden Daten also zwischen diesen IP-Adressen transportiert.
Als „routen“ bezeichnet man das Weiterleiten und Dirigieren von Datenpaketen zu ihrem Ziel.
Routing ist zum einen der Transport der Datenpakete zwischen den Rechnern. Zum anderen ist Routing die Suche nach einem geeigneten Weg (Route) vom Absender (Source) zum Empfänger (Destination) durch ein Netzwerk. Dabei werden im Internet zum einen spezielle Rechner (Router oder Gateways) und zum anderen sogenannte Routing-Protokolle verwendet.
Router: Was macht der Router?
Die Daten würden ziellos durchs Internet wandern, wenn es nicht den Router gäbe, bildlich gesprochen: den Pfadfinder im Dschungel des Internets. Der Router ist ein Gerät zur Weiterleitung von IP-Datagrammen (Datenpaketen) in einem großen Netzwerk, das aus mehreren kleineren Netzwerken besteht (nicht unbedingt das Internet, es können zum Beispiel auch mehrere LANs sein). Router sind Bestandteil der ISP-Infrastruktur. Voraussetzung dafür ist, dass die beteiligten Netzwerke mit demselben Routingprotokoll arbeiten.
Jeder Router ist für ein bestimmtes Teilnetz mit den dort angeschlossenen Rechnern „zuständig“. Ein Router nimmt Verbindung zu anderen Netzen und anderen Routern auf. Er dient dabei nicht nur als bloße Verbindung zwischen den beiden Netzen, sondern kann auch die eingehenden Datenpakete und Informationen analysieren. Diese dirigiert („routet“) er dann an bestimmte Plätze im Netzwerk. Pakete mit unbekannter Zieladresse leitet er an den nächsten Router weiter oder weist unerwünschte Pakete zurück.
Der Router ermittelt anhand der IP-Adresse, in welches Netz oder an welchen anderen Router er die Daten senden muss. Und er entscheidet anhand der Adressierung über dessen weiteren Transport, da er verschiedene Wege zu anderen Nachbar-Routern kennt und je nach Endziel einen dieser Wege (so genannte Pfade) wählt. Ein Router verändert weder Inhalt noch Protokoll-Art der Datagramme.
Routing-Tabelle
Um über die IP-Adresse das Ziel zu ermitteln, also wohin ein Datenpaket geschickt werden soll, verfügt jeder Router über eine so genannte Routing-Tabelle.
In der Routing-Tabelle sind die Netzwerkadressen und IP-Adressen, für die der Router zuständig ist, eingetragen. Alles, was hier nicht dabei ist, wird an benachbarte Router weitergeleitet, und dies passiert solange, bis ein anderer Router anhand seiner Tabelle weiß, dass das Paket für einen bestimmten Rechner (eine IP-Adresse) in seinem Netz bestimmt ist.
Statisch oder dynamisch? Lernende Router.
Anhand der Einträge in den verschiedenen Routing-Tabellen entscheidet der Router, welcher Weg für die Daten der günstigste ist. Der Router kann Daten über mehrere Wege „leiten“ (routen), wählt aber normalerweise den kürzesten Weg. Wenn ein Teil des Netzes ausfällt, können Router die Daten doch noch an den Zielort bringen, indem sie die Daten über Umwege routen.
Die Einträge in der Routing-Tabelle können immer gleich bleiben (statisches Routing) oder sich bei Bedarf verändern (dynamisches Routing). Beim dynamischen Routing geben Router ständig Pfad-Informationen an ihre Nachbar-Router weiter, gleichzeitig erhalten sie neue Routing-Informationen von ihren Nachbar-Routern – ein kleines Wunder des Lernens also bereits auf dieser Ebene. Wie dies alles geschieht – genau dies bestimmen die Routing-Protokolle.
Globale Übertragungspfade: Grenzverkehr
Sollen Pakete über die Grenzen der Infrastruktur, die einem Router in seinen Tabellen bekannt ist, hinaus ins Internet versendet werden, helfen die sog. Peering-Points weiter. Diese speziellen Router von Service-Providern liefern die benötigten Informationen, welche globalen Netze untereinander verknüpft sind und welche Pfade zwischen diesen benutzt werden müssen.