Routing- & Anwendungsprotokolle

In der Welt der Netzwerke sind Protokolle die grundlegenden Bausteine, die Kommunikation und Datenübertragungen ermöglichen. Routingprotokolle sind essenziell, um den besten Pfad für die Datenübertragung zu finden und Anwendungsprotokolle ermöglichen die Funktion einer Vielzahl von Anwendungen.

Aber welche Routing- oder Anwendungsprotokolle gibt es überhaupt? Wie unterscheiden sie sich und wofür werden sie eingesetzt?

simpleclub zeigt dir, worauf du achten solltest!

Routing- & Anwendungsprotokolle einfach erklärt

Stellt dir vor, du willst einen Brief an jemanden schicken. Um den Brief zuzustellen, benötigt ihr zwei wichtige Informationen: Die Adresse des Empfängers und eine gemeinsame Sprache oder ein Format, um den Inhalt des Briefs verständlich zu machen.

In Computernetzwerken sind Routingprotokolle ähnlich wie Navigationsrouten, die den Weg für die Datenpakete vorgeben. Sie sind wie Wegweiser, die den Datenpaketen den richtigen Weg zeigen, um von einem Gerät zum anderen zu gelangen. Wenn ihr zum Beispiel eine Nachricht von eurem Computer an euren Freund sendet, helfen Routingprotokolle dabei, die beste Route für die Datenpakete zu finden, damit sie schnell und effizient ans Ziel gelangen. In diesem Beispiel sind die verschiedenen Adressen IP-Adressen, die den Geräten zugewiesen sind.

Anwendungsprotokolle hingegen sind vergleichbar mit der gemeinsamen Sprache oder dem Format des Briefs. Sie legen fest, wie die Daten ausgetauscht und interpretiert werden, damit die Kommunikation zwischen den Geräten richtig funktioniert. Wenn du beispielsweise eine E-Mail sendest, verwendest du ein Anwendungsprotokoll wie SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), das regelt, wie die E-Mail-Informationen zwischen eurem E-Mail-Client und dem E-Mail-Server ausgetauscht werden.

Routing- & Anwendungsprotokolle Definition

Routing durch Routingprotokolle

Routing ist der Prozess, den besten Weg für Datenpakete durch ein Netzwerk zu finden. Dabei gibt es in der Regel verschiedene Pfade zum Ziel, die jeweils über eine unterschiedliche Anzahl von Zwischenstationen (z.B. Router) führen. Diese Zwischenstationen werden Hops genannt. Der beste Pfad hat häufig auch die geringste Anzahl an Hops.

Es gibt zwei Haupttypen von Routing: Statisches Routing (manuelle Konfiguration von Routen) und dynamisches Routing (automatische Anpassung der Routen an Netzwerkänderungen). Um automatisch den besten Pfad zu finden, werden Routingprotokolle verwendet.

Es gibt verschiedene Typen von Routingprotokollen, die auf unterschiedlichen Algorithmen und Methoden basieren. Wichtige Routingprotokolle sind bspw. OSPF, BGP, RIP und EIGRP.

Verschiedene Kategorien von Routingprotokollen

Distance Vectoring

Distance-Vector-Protokolle basieren auf der Idee, den besten Pfad zu einem Zielnetzwerk basierend auf der Entfernung (Anzahl der Hops) und der Richtung (Vektor) zum Ziel zu wählen. Router, die Distance-Vector-Protokolle verwenden, teilen ihre Routingtabellen nur mit ihren direkten Nachbarn. Bei jedem Update wird die Entfernung zu jedem Zielnetzwerk und die Richtung (der nächste Router auf dem Pfad) übertragen.

Ein bekanntes Beispiel für ein Distance-Vector-Protokoll ist das Routing Information Protocol (RIP). Distance-Vector-Protokolle sind jedoch anfällig für Routing-Loops und können in großen Netzwerken langsam konvergieren.

Link State

Link-State-Protokolle funktionieren anders als Distance-Vector-Protokolle. Anstatt nur Entfernungen und Richtungen mit direkten Nachbarn auszutauschen, teilen Router, die Link-State-Protokolle verwenden, Informationen über ihre direkten Verbindungen (Links) und deren Zustand mit allen anderen Routern im Netzwerk. Jeder Router erstellt daraus eine vollständige Topologiekarte des Netzwerks und berechnet den kürzesten Pfad zu jedem Zielnetzwerk mithilfe von Algorithmen wie dem Dijkstra-Algorithmus.

Ein bekanntes Beispiel für ein Link-State-Protokoll ist das Open Shortest Path First (OSPF) Protokoll. Link-State-Protokolle sind weniger anfällig für Routing-Loops und konvergieren in der Regel schneller als Distance-Vector-Protokolle.

Path Vector

Path-Vector-Protokolle sind eine Erweiterung der Distance-Vector-Protokolle und teilen Informationen über den gesamten Pfad (eine Sequenz von Netzwerkadressen) zum Zielnetzwerk. Jeder Router aktualisiert und speichert Informationen über die Pfade zu verschiedenen Zielen und trifft Routingentscheidungen basierend auf diesen Pfaden.

Ein Beispiel für ein Path-Vector-Protokoll ist das Border Gateway Protocol (BGP). Path-Vector-Protokolle sind in der Regel besser skalierbar und vermeiden Routing-Loops, die in Distance-Vector-Protokollen auftreten können.

Übersicht Routingprotokolle

Hier siehst du noch einmal eine Übersicht über verschiedene Routingprotokolle:

Anwendungsprotokolle

Anwendungsprotokolle sind für die Kommunikation zwischen Anwendungen zuständig und legen fest, wie Daten gesendet, empfangen und interpretiert werden. Zu den wichtigsten Anwendungsprotokollen gehören HTTP, FTP, SMTP, DNS und TLS.

Hypertext Transfer Protocol (HTTP)

HTTP (Hypertext Transfer Protocol) ist ein Anwendungsprotokoll, das auf der obersten Ebene des OSI-Modells arbeitet und für die Kommunikation und den Datenaustausch zwischen Webbrowsern und Webservern verantwortlich ist. Es ist das grundlegende Protokoll, das von Webbrowsern verwendet wird, um Webseiten und deren Inhalte wie Text, Bilder und Multimedia anzuzeigen.

HTTP ist ein zustandsloses Protokoll, das bedeutet, dass jede Anfrage und Antwort unabhängig von vorherigen oder zukünftigen Anfragen behandelt wird. Um die Sicherheit und den Schutz der übertragenen Daten zu gewährleisten, kann HTTP auch in Kombination mit dem Verschlüsselungsprotokoll TLS (Transport Layer Security) verwendet werden, was als HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) bezeichnet wird.

File Transfer Protocol (FTP)

FTP ist ein Protokoll, das für den Transfer von Dateien zwischen Computern in einem Netzwerk verwendet wird, typischerweise über das Internet. Es ermöglicht Benutzern, Dateien hoch- oder herunterzuladen, Verzeichnisse zu durchsuchen und grundlegende Dateioperationen wie Umbenennen oder Löschen durchzuführen. FTP verwendet zwei separate Verbindungen: eine für die Steuerung (Befehle) und eine für den eigentlichen Dateitransfer.

Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)

SMTP ist ein Protokoll für den Versand von E-Mails zwischen E-Mail-Clients und -Servern sowie zwischen E-Mail-Servern untereinander. SMTP legt die Regeln für die Kommunikation und den Austausch von E-Mail-Informationen wie Absender, Empfänger und Betreff fest. SMTP ist in der Regel für den Versand von E-Mails zuständig, während andere Protokolle wie POP3 oder IMAP für den Empfang verwendet werden.

Domain Name System (DNS)

DNS ist ein Protokoll, das als „Telefonbuch“ des Internets fungiert. Es übersetzt menschenlesbare Domainnamen wie „www.simpleclub.com“ in IP-Adressen, die von Computern verwendet werden, um miteinander zu kommunizieren. DNS erleichtert das Auffinden von Webseiten und anderen Ressourcen im Internet und ist ein wichtiger Bestandteil der Netzwerkfunktionalität.

Transport Layer Security (TLS)

TLS ist ein Sicherheitsprotokoll, das für die Verschlüsselung von Daten und die Authentifizierung von Kommunikationspartnern in einem Netzwerk verwendet wird, um die Privatsphäre und Integrität der übertragenen Daten zu gewährleisten. TLS ist die Weiterentwicklung von Secure Sockets Layer (SSL) und wird häufig in Kombination mit anderen Anwendungsprotokollen wie HTTP (HTTPS) oder SMTP (SMTPS) eingesetzt.

Bei HTTPS muss der Client (Browser) vor der HTTP-Anfrage einen Key Share anfragen. Nach einer serverseitigen Zertifitkatsüberprüfung teilt der Server den angefragten Key. Der dargestellte Ablauf wird Full Handshake genannt.

Secure File Transport Protocol (SFTP)

Das SFTP-Protokoll ist ein Netzwerkprotokoll, das einen sicheren Datenaustausch zwischen zwei Computern über eine verschlüsselte Verbindung ermöglicht. Es kommt häufig zum Einsatz, wenn Dateien über das Internet übertragen werden.

Es bietet gegenüber anderen Protokollen erhebliche Vorteile. Während FTP bspw. Daten unverschlüsselt überträgt, verwendet SFTP starke Verschlüsselung, um Daten sowohl während der Übertragung als auch beim Speichern zu schützen.

Mit SFTP können Benutzer Dateien hoch- und herunterladen, Verzeichnisse auflisten und erstellen, sowie Dateien und Verzeichnisse löschen und umbenennen.

Zusammenspiel der verschiedenen Protokolle

Das Zusammenspiel der verschiedenen Protokolle ist entscheidend für das reibungslose Funktionieren von Netzwerken und die Kommunikation zwischen Geräten und Anwendungen.

Routingprotokolle arbeiten auf niedrigeren Ebenen des OSI-Modells und stellen sicher, dass Datenpakete auf dem optimalen Pfad zwischen Geräten übertragen werden.

Anwendungsprotokolle hingegen arbeiten auf der obersten Ebene des OSI-Modells und ermöglichen die Kommunikation und den Datenaustausch zwischen verschiedenen Anwendungen.

Routing- & Anwendungsprotokolle Anwendung

Webseitenaufruf

Ein klassisches Beispiel für die Anwendung von Routing- und Anwendungsprotokollen ist der Aufruf einer Webseite in einem Webbrowser. Wenn ein Benutzer beispielsweise die URL „www.simpleclub.com“ in seinen Browser eingibt, werden die folgenden Schritte durchgeführt:

1. Der Webbrowser fragt das DNS-System (Anwendungsprotokoll) nach der IP-Adresse, die mit dem Domainnamen www.simpleclub.com verknüpft ist.
2. Nachdem der Browser die IP-Adresse erhalten hat, stellt er eine Verbindung zum Webserver her, der die angeforderte Webseite hostet. In diesem Fall verwendet der Browser das Anwendungsprotokoll HTTP oder HTTPS (wenn verschlüsselt).
3. Während der Datenübertragung zwischen dem Webbrowser und dem Webserver kümmern sich Routingprotokolle wie OSPF oder BGP darum, den besten Pfad für die Datenpakete im Netzwerk zu ermitteln.

E-Mail-Versand

Ein weiteres alltägliches Beispiel ist der Versand einer E-Mail. Wenn ein Benutzer eine E-Mail sendet, werden die folgenden Protokolle verwendet:

1. Der E-Mail-Client (z. B. Outlook oder Gmail) verwendet das Anwendungsprotokoll SMTP, um die E-Mail an den E-Mail-Server des Empfängers zu senden.
2. Der E-Mail-Server des Empfängers verwendet ein Anwendungsprotokoll wie POP3 oder IMAP, um die E-Mail an den E-Mail-Client des Empfängers zu übermitteln.
3. Routingprotokolle wie OSPF, BGP, RIP oder EIGRP sind für die Übertragung der Datenpakete zwischen den beteiligten Netzwerkgeräten verantwortlich.

Zusammenfassung Routing- & Anwendungsprotokolle

• Routingprotokolle und Anwendungsprotokolle sind zwei Hauptgruppen von Netzwerkprotokollen, die für die Kommunikation und Datenübertragung in Netzwerken unerlässlich sindRoutingprotokolle: OSPF, BGP, RIP, EIGRPAnwendungsprotokolle: HTTP, FTP, SMTP, DNS, TLSRoutingprotokolle: OSPF, BGP, RIP, EIGRPAnwendungsprotokolle: HTTP, FTP, SMTP, DNS, TLS
  • Routingprotokolle: OSPF, BGP, RIP, EIGRP
  • Anwendungsprotokolle: HTTP, FTP, SMTP, DNS, TLS
• Routingprotokolle sind für die Bestimmung des besten Pfads für den Datenverkehr zuständig:Unterschiedliche Algorithmen, Eigenschaften und AnwendungsbereicheArbeiten auf niedrigeren Ebenen des OSI-ModellsUnterschiedliche Algorithmen, Eigenschaften und AnwendungsbereicheArbeiten auf niedrigeren Ebenen des OSI-Modells
  • Unterschiedliche Algorithmen, Eigenschaften und Anwendungsbereiche
  • Arbeiten auf niedrigeren Ebenen des OSI-Modells
• Anwendungsprotokolle ermöglichen die Kommunikation und den Datenaustausch zwischen Anwendungen:Spezifische Aufgaben und ZuständigkeitenArbeiten auf der obersten Ebene des OSI-ModellsSpezifische Aufgaben und ZuständigkeitenArbeiten auf der obersten Ebene des OSI-Modells
  • Spezifische Aufgaben und Zuständigkeiten
  • Arbeiten auf der obersten Ebene des OSI-Modells
• Beispiele aus dem realen Leben verdeutlichen das Zusammenspiel der Protokolle:Webseitenaufruf: DNS, HTTP/HTTPS, RoutingprotokolleE-Mail-Versand: SMTP, POP3/IMAP, RoutingprotokolleWebseitenaufruf: DNS, HTTP/HTTPS, RoutingprotokolleE-Mail-Versand: SMTP, POP3/IMAP, Routingprotokolle
  • Webseitenaufruf: DNS, HTTP/HTTPS, Routingprotokolle
  • E-Mail-Versand: SMTP, POP3/IMAP, Routingprotokolle