Routing

Hast du dich schon einmal gefragt, wie Datenpakete über das Internet verschickt werden und immer beim richtigen Computer ankommen? Die Weiterleitung von Daten wird Routing genannt und ist ein grundlegender Bestandteil der Kommunikation in Computernetzwerken.

simpleclub erklärt dir verschiedene Arten des Routings (statisch, dynamisch), Routing-Schemata (z. B. Multicast, Broadcast) und Routingtabellen.

Routing einfach erklärt

Routing ist der Prozess, bei dem Datenpakete von einem Gerät in einem Netzwerk zu einem anderen Gerät in einem anderen Netzwerk geleitet werden. Dabei können verschiedene Wege gewählt werden, um das Ziel zu erreichen. Du kannst dir das Verschicken von Daten über ein Netzwerk vorstellen wie das Fahren auf einem Straßennetz: Wenn du von deinem Zuhause zu einem Freund fahren möchtest, gibt es mehrere mögliche Routen. Einige Routen könnten kürzer, aber verkehrsreicher sein, während andere Routen länger, aber weniger befahren sind.

In einem Computernetzwerk sind die Router die Verkehrspolizisten, die an den Kreuzungen stehen und dafür sorgen, dass die Datenpakete (die Autos) den richtigen Weg nehmen. Die Kabel und Switches stellen die Straßen und Kreuzungen dar, auf denen die Datenpakete weitergeleitet werden. Router entscheiden, auf welchem Weg ein Paket weitergeleitet wird, um möglichst schnell und effizient ans Ziel zu kommen.

Routing Definition

Erklärung Routing

Router vs. Switches

Der Hauptunterschied zwischen Routern und Switches liegt in ihrer Funktion innerhalb eines Netzwerks und der Netzwerkschicht, auf der sie arbeiten. Beide Geräte sind für die Weiterleitung von Datenpaketen verantwortlich, aber sie tun dies auf unterschiedlichen Ebenen und in unterschiedlichen Umgebungen.

\rhd$\rhd$ Router:

• Router arbeiten auf der Netzwerkschicht (Schicht 3) des OSI-Modells.
• Sie sind verantwortlich für die Weiterleitung von Datenpaketen zwischen verschiedenen Subnetzen oder Netzwerksegmenten. Router verwenden IP-Adressen, um Entscheidungen über die Weiterleitung von Datenpaketen zu treffen.
• Router erstellen und verwenden Routing-Tabellen, um den besten Pfad für die Weiterleitung von Datenpaketen zu bestimmen.

\rhd$\rhd$ Switches:

• Switches arbeiten auf der Data-Link-Schicht (Schicht 2) des OSI-Modells.
• Sie sind verantwortlich für die Weiterleitung von Datenpaketen innerhalb eines Subnetzes oder Netzwerksegments. Switches verwenden MAC-Adressen, um Entscheidungen über die Weiterleitung von Datenpaketen zu treffen.
• Anstatt Routing-Tabellen zu verwenden, verwenden Switches eine MAC-Adresstabelle, um den physischen Port zu bestimmen, an den ein Datenpaket gesendet werden soll.

Routing-Tabellen

Eine Routing-Tabelle ist eine Datenstruktur, die von Routern verwendet wird, um Informationen über die besten Pfade für die Weiterleitung von Datenpaketen zu speichern. Sie enthält Informationen über die Ziel-IP-Adressen, die nächste Hop (Zwischenstation)-IP-Adresse und die Metrik, die angibt, wie gut der Pfad ist. Weiter unten siehst du ein umfangreiches Beispiel, wie Routing-Tabellen verwendet werden.

Statisches Routing

Statisches Routing ist eine Methode, bei der die Routing-Informationen manuell auf jedem Router konfiguriert werden. Dabei legt der Netzwerkadministrator die Wege für Datenpakete im Netzwerk fest.

Diese Methode ist in kleinen und einfachen Netzwerken überschaubar und leicht zu verwalten. Allerdings ist sie weniger flexibel und nicht in der Lage, sich automatisch an Änderungen im Netzwerk anzupassen. Wenn eine Verbindung ausfällt oder ein neuer Router hinzugefügt wird, muss der Netzwerkadministrator die Routing-Informationen manuell aktualisieren.

Dynamisches Routing

Im Gegensatz zum statischen Routing werden bei dynamischem Routing die Routing-Informationen automatisch aktualisiert, basierend auf den aktuellen Netzwerkbedingungen, wie Verbindungsausfälle, Überlastung der Verbindungen, hinzugefügte oder entfernte Router.

Router tauschen Informationen über das Netzwerk mithilfe von Routing-Protokollen aus und passen ihre Routingtabellen entsprechend an. Der optimale Weg ist der Weg, den ein Datenpaket im Netzwerk nehmen sollte, um sein Ziel effizient zu erreichen. Der beste Pfad kann anhand verschiedener Metriken ermittelt werden, wie zum Beispiel der Anzahl der Zwischenstationen bis zum Empfänger (Hops), der Latenz (Verzögerung) oder der Bandbreite.

Dynamisches Routing ist besser geeignet für größere und komplexere Netzwerke, in denen sich Netzwerkbedingungen häufig ändern. Routing-Protokolle wie OSPF oder EIGRP sammeln Informationen über die Netzwerkstruktur und berechnen den besten Pfad basierend auf diesen Metriken. Sie sind in der Lage, sich schnell an Änderungen im Netzwerk anzupassen und die Routing-Informationen entsprechend zu aktualisieren.

Routing Schemata

Routing Schemata sind verschiedene Ansätze und Methoden zur Organisation und Verwaltung von Routing-Informationen innerhalb eines Netzwerks. Sie legen fest, wie Datenpakete über das Netzwerk übermittelt werden, indem sie verschiedene Techniken und Strategien für die Weiterleitung von Paketen verwenden. Im Folgenden werden einige gängige Routing-Schemata erläutert:

Unicast

Unicast-Routing ist die gebräuchlichste Methode, bei der Datenpakete von einem Quellknoten an einen einzigen Zielknoten gesendet werden. Die meisten Datenübertragungen im Internet basieren auf Unicast-Routing.

Beispiel: Wenn du eine E-Mail an einen Freund sendest, wird diese über Unicast-Routing an den Mailserver deines Freundes gesendet.

Broadcast

Beim Broadcast-Routing werden Datenpakete von einem Quellknoten an alle Knoten innerhalb eines Netzwerks oder Subnetzes gesendet. Broadcasts sind nützlich, um Informationen an alle Knoten gleichzeitig zu übermitteln, werden aber in modernen Netzwerken aufgrund von Bandbreiten- und Sicherheitsbedenken selten verwendet.

Multicast

Multicast-Routing ermöglicht es, Datenpakete von einem Quellknoten an eine Gruppe von Zielknoten zu senden, die sich für einen bestimmten Multicast-Dienst angemeldet haben. Multicast ist effizienter als Broadcast, da Pakete nur an interessierte Knoten gesendet werden und Netzwerkressourcen geschont werden.

Beispiel: Bei der Übertragung eines Live-Webinars wird Multicast-Routing verwendet

Beispiel Routing-Tabellen und Routing eines Datenpakets

Beispielnetzwerk

Stell dir ein Netzwerk mit sechs Routern (A, B, C, D, E und F) und drei Subnetzen vor:

• Subnetz 1: Router A, B und C
• Subnetz 2: Router D und E
• Subnetz 3: Router F

Die Routing-Tabellen pro Router könnten folgendermaßen aussehen:

Routing eines Datenpakets durch das Netzwerk

Routing zum Ziel-Subnetz

Angenommen, ein Gerät im Subnetz 1 möchte ein Datenpaket an ein Gerät im Subnetz 3 senden. Das Datenpaket erreicht zunächst Router A im Subnetz 1. Router A überprüft seine Routing-Tabelle und leitet das Datenpaket an Router D im Subnetz 2 weiter. Router D leitet das Paket wiederum an Router E weiter, der es schließlich an Router F im Subnetz 3 weiterleitet. Schließlich erreicht das Datenpaket das Zielgerät im Subnetz 3.

Weiterleitung zum Zielgerät

Sobald das Datenpaket im Zielnetzwerk (Subnetz 3) ankommt, kommt der Switch ins Spiel. In unserem Beispiel überprüft der Switch im Subnetz 3 die MAC-Adresse des Zielgeräts und leitet das Datenpaket entsprechend weiter, um sicherzustellen, dass es beim richtigen Gerät innerhalb des Subnetzes ankommt. Hierbei kann der Switch auch Datenpakete an mehrere Geräte weiterleiten, wenn das Protokoll dies erfordert (z. B. bei Broadcasts).

Zusammenfassung Routing

Fassen wir das wichtigste noch einmal zusammen:

• Routing ist der Prozess der Weiterleitung von Datenpaketen in einem Netzwerk von einer Quelle zu einem Ziel. Router sind für die Weiterleitung von Datenpaketen zwischen verschiedenen Subnetzen verantwortlich, während Switches für die Weiterleitung von Datenpaketen innerhalb eines Subnetzes zuständig sind.
• Routing Schemata beschreiben die Methoden, mit denen Datenpakete im Netzwerk weitergeleitet werden. Beispiele dafür sind Unicast (ein Sender, ein Empfänger), Broadcast (ein Sender, alle Empfänger) und Multicast (ein Sender, mehrere ausgewählte Empfänger).
• Es gibt zwei Hauptarten von Routing: Statisches Routing basiert auf manuell konfigurierten Routing-Tabellen, während dynamisches Routing die Routing-Tabellen automatisch basierend auf den aktuellen Netzwerkbedingungen aktualisiert.
• Router verwenden diese Routing-Tabellen, um zu entscheiden, an welches nächste Gerät oder welches Subnetz ein Datenpaket weitergeleitet werden soll, um schließlich das Zielnetzwerk und das Zielgerät zu erreichen.