Wenn jeder Teilnehmer als Knoten in einem Netz mit einer Zentrale verbunden ist, kann ein Knoten über die Zentrale direkt mit jedem anderen Knoten Verbindung aufnehmen. Diese Organisation ist nur in kleinen Netzen sinnvoll. Größere Netze werden in kleinere gegliedert, die untereinander Verbindungen haben. Zwischen zwei Knoten können für eine Übertragung also mehrere Zwischenstationen nötig sein. Routing ist das Verfahren zur Zustellung Ihrer Daten von einem Knoten zum anderen.

Die Idee des Routing in verschiedenen Netzwerken

Routing kommt in einem System von mindestens einem Netz zum Einsatz, wobei keins dieser Netze von den anderen isoliert ist.

Muss eine Standleitung hergestellt werden wie beispielsweise im Telefonsystem, wird mit Routing die Wahl der Knoten zwischen Ihnen und Ihrem Gesprächspartner getroffen.

Müssen Datenpakete ausgetauscht werden, versteht man unter Routing die Vermittlung dieser Pakete vom Absender zum Empfänger. Verschiedene Pakete können verschieden geroutet werden, auch wenn sie auf einer höheren Ebene als Teil derselben Kommunikation angesehen werden.

In beiden Typen von Netzen bezeichnet Routing die Gesamtheit aller Entscheidungen über die Verbindung von einzelnen Knoten. Unter Forwarding versteht man die Entscheidung einzelner Knoten betreffend die von diesem Knoten behandelten Datenpakete.

In einem kleinen lokalen Netz

In einem hinreichend kleinen Netz können Datenpakete an alle angeschlossenen Knoten verschickt werden. Technisch lässt sich das durch das Anlegen von Spannung an eine mit allen Knoten verbundene Leitung umsetzen, wenn nicht sogar eine drahtlose Funkverbindung zum Einsatz kommt. Jeder Knoten überprüft die Adresse jedes Datenpakets, verwirft die für andere Knoten vorgesehenen und empfängt die für ihn bestimmten Daten.

Senden zwei Knoten in einem solchen Netz gleichzeitig, kann keine erfolgreiche Übertragung stattfinden. Die Kollision wird bemerkt und nach einem Intervall zufällig gewählter Länge wird ein neuer Versuch unternommen. Nachdem beide Knoten diese Länge unabhängig voneinander wählen, kommt es nur mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit nochmals zu einer Kollision.

Ein solches System braucht viel Übertragungskapazität und kann deshalb keine große Zahl von Knoten bewältigen. Sind mehr Knoten erforderlich als auf diese Weise möglich, müssen zwei oder mehrere solche Netze über eine Verbindung zusammengeschaltet werden.

Zur Verbindung kann ein sogenannter Switch zum Einsatz kommen. Ankommende Datenpakete werden von diesem Switch nur an diejenigen Unternetze oder Geräte verschickt, für die sie ihrer Adresse nach bestimmt sind.

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Die Zusammenschaltung von Netzen

Als einfaches Beispiel für Routing betrachten wir folgendes Protokoll. Ein Knoten sendet an alle anderen im selben Netz befindlichen. Wenn die Zieladresse einem dieser Knoten entspricht, ist die Übertragung erfolgreich abgeschlossen.

Wenn nicht, wird das von mindestens einem Gerät im Netz erkannt. Dieses Gerät wird auch als Router bezeichnet und übernimmt dann die Übermittlung des Datenpakets in ein anderes Netzwerk, das näher an der Zieladresse liegt. Nichttriviales Routing besteht aus den verschiedenen Strategien, diese Wahl eines Netzwerks zu treffen.

Routing im Internet

Das Protokoll IP ist für den Zweck der Weiterleitung von Datenpaketen entworfen worden. Dieses Routing ist eine zentrale Funktion des Internets und ermöglicht das flexible Zusammenschalten von vielen einzelnen Netzen. Dabei können Daten über viele Knoten in verschiedenen Netzen ans Ziel transportiert werden.

Source Routing

In diesem Fall ist die gesamte Struktur der Verbindungen aller Knoten bekannt und stabil. Der Weg eines Datenpakets kann deshalb vom Absender festgelegt werden. Jeder Router übermittelt das Paket an die nächste Adresse auf der Liste, bis es am Ziel angekommen ist. Dieses System ist nur für fix entworfene Netzwerke praktikabel.

Statisches Routing

Für jeden Zielknoten verfügt der Router über eine Tabelle mit möglichen Nachbarroutern und einer Gewichtung, mit welcher Präferenz die einzelnen Möglichkeiten in dieser Tabelle zu wählen sind. Daraus ergeben sich viele mögliche Wege ans Ziel. Statisch heißt die Methode darum, weil diese Tabellen über längere Zeit gleich bleiben.

Dynamisches Routing

Die Router verändern ihre Routingtabellen abhängig von der Situation im Netz. Einzelne Kriterien sind zunächst die Erreichbarkeit der Nachbarrouter, die Auslastung der Verbindungen und Informationen über ihre Situation von Nachbarroutern. Diese Informationen können beispielsweise die Qualität der Verbindungen zu weiter entfernten Netzwerken betreffen.

Der Vorteil dynamischen Routings besteht darin, dass beim Ausfall eines Netzes die Routingdaten und -tabellen schnell geändert werden können. Das Gesamtnetz kann sich so an neue Bedingungen anpassen und bleibt stabil.

Dieses Verfahren ist der Hauptgrund für die Stabilität des Internets und seine Widerstandsfähigkeit gegen Ausfälle einzelner Teile. Im globalen Netz werden ständig neue Unternetze angeschlossen und ebenso Teile abgeschaltet. Das bedeutet, dass auf der einen Seite die Ausfälle bewältigt und die Aufgaben der ausgefallenen Teile anders verteilt werden müssen. Genauso ist es aber auch wesentlich, dass neu angeschlossene Netzteile nützlich integriert werden und ihre Übertragungskapazitäten sinnvoll zum Einsatz kommen.

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