Was sind Routing Tabellen und wie funktionieren sie?

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Routing Tabellen sind ein wesentlicher Bestandteil von Netzwerkgeräten wie Routern und Switches. 

Routing Tabellen, die durch manuelle Eingriffe eines Netzwerkadministrators oder durch Netzwerk-Routing-Protokolle aktualisiert werden, teilen dem Paket (Informationen, die zwischen Computern gesendet werden) mit, welche physischen Schnittstellen es verwenden soll, wenn es von einem Gerät zum anderen gesendet wird. Wenn das Datenpaket für ein externes Netz oder ein anderes Subnetz bestimmt ist, wird es von den Routing Tabellen an das Gateway weitergeleitet.

In diesem Artikel wird untersucht, wie Routing Tabellen funktionieren, welche dynamischen und statischen Routing-Protokolle es gibt, wie Routing Tabellen aufgebaut sind und welche Arten von Routing-Protokollen Routing Tabellen bestimmen. 

Was sind Routing Tabellen?

Routing Tabellen sind ein Satz von Regeln, der festlegt, wohin Datenpakete über ein IP-Netzwerk gesendet werden sollen. Routing Tabellen werden im Arbeitsspeicher (RAM) von Speichergeräten wie Netzwerk-Switches und Routern gespeichert. 

Sie sind individuell und funktionieren wie Netzwerkadresskarten, die Quell- und Ziel-IP-Adressen, Routing-Informationen und die Adressen von Standard-Gateways speichern. 

Letztlich hilft dies den Computern, mit anderen Geräten in verschiedenen Netzwerken zu kommunizieren, und erweitert die Möglichkeiten, wie Netzwerke miteinander interagieren können. 

Wie funktionieren Routing Tabellen?

Das Ziel von Routing Tabellen ist es, Routern dabei zu helfen, die effektivsten Routen für Datenpakete zu ermitteln. Router ziehen Routing Tabellen heran, um die IP-Adressen und die besten Pfade zu ermitteln, wenn Datenpakete an Host-Geräte oder andere Netze gesendet werden. Die Routing Tabellen leiten die Pakete an den entsprechenden benachbarten Router oder den nächsten Hop weiter, sodass das Paket schließlich sein Ziel erreicht. Dieser ganze Prozess kann unglaublich schnell ablaufen, da ein Router seine Routing Tabellen über eine Million Mal pro Sekunde abfragt. 

Netzwerk-Routing-Protokolle helfen dabei, die Routing Tabellen auf dem neuesten Stand zu halten und zu bestimmen, wohin die Datenpakete gesendet werden. Es gibt zwei Arten von Routing-Protokollen, mit denen Routing Tabellen gepflegt werden:

• Statische Routing-Protokolle: Statische Routing-Protokolle verwenden Routen, die Netzwerkadministratoren manuell eingeben. Sie geben vor, wie verschiedene Netzwerk-IDs innerhalb eines größeren Netzwerks erreicht werden können. Dieses Protokoll eignet sich am besten für vorkonfigurierte Routen innerhalb desselben Subnetzes, ist jedoch unzureichend, wenn die Kommunikation über das Subnetz hinausgeht. Da Router statische Routen nicht gemeinsam nutzen, kann statisches Routing Overhead und Bandbreite einsparen. Statische Routing-Protokolle werden daher in der Regel in kleineren Netzen eingesetzt, da jeder Eintrag manuell eingegeben und aktualisiert werden muss.

• Dynamische Routing-Protokolle: Dynamische Routing-Protokolle, wie das Routing Information Protocol (RIP) und Open Shortest Path First (OSPF), erstellen und aktualisieren die Routing Tabelle automatisch. Dynamische Routing-Protokolle arbeiten eigenständig und kommunizieren mit Hilfe von Routing-Protokollen und nicht mit einem Netzwerkadministrator. Dadurch können sich dynamische Routing-Protokolle flexibel an Veränderungen anpassen, wenn bessere Routen verfügbar sind. Dadurch eignet sich dynamisches Routing besser für größere Organisationen, da durch das automatische Routing die manuelle Verwaltung entfällt.

Ein anderes Protokoll kombiniert jedoch dynamische und statische Protokolle, da es interne autonome Systeme mit externen Netzen verbindet. 

Automatisches Routing: Automatisches Routing tritt auf, wenn kleine Netzwerke einen Router enthalten. Als Low-Level-Routing-Mechanismus ist das automatische Routing hilfreich, da es die Zyklen und den Speicherbedarf der Routing-Pakete begrenzt. Automatisches Netzwerk-Routing ist spezialisiert auf schnelle Paketvermittlung, kein Sitzungsbewusstsein und Quell-Routing über Endknoten. Beim automatischen Routing verwaltet der Router alle Routing-Protokolle, ohne die Routing Tabelle manuell verwalten oder pflegen zu müssen. Automatisches Routing eignet sich besonders für Netzwerke mit einem einzigen Router, da keine zusätzlichen Routing-Informationen hinzugefügt werden können, die nicht bereits auf dem Router gespeichert sind.

Bestimmung der Route

Routing Tabellen sind wichtig, weil sie die Routen festlegen, denen die Datenpakete in einem Netzwerk folgen. 

Bevor die Route bestimmt wird, wird das Paket an den Router gesendet und erhält eine IP-Adresse, um die beste Route zu bestimmen. Der Router empfängt dieses Datenpaket und gleicht es mit der Routing Tabelle ab, um das Paket näher an sein Ziel zu schicken. Jeder Router versucht, das Paket zum nächsten Hop zu bringen, indem er die Routing Tabellen jedes Routers konsultiert und versucht, die wenigsten Hops zu verwenden. Das Paket erreicht sein Ziel, wenn die Ziel-IP-Adresse mit dem Netzwerk übereinstimmt, das es empfängt.

Woraus bestehen Routing Tabellen?

Datentabellen benötigen bestimmte Informationen, um Pakete dorthin zu schicken, wo sie hin sollen. Werfen wir einen Blick auf einige Informationen, die Routing Tabellen ausmachen. 

• Netzwerk-ID: Eine Netzwerk-ID enthält die Host-ID und Informationen über die Route, in der sich das Ziel befindet.

• Zieladresse: Eine Zieladresse ist die endgültige IP-Adresse für das Netzwerk des Geräts, das das Paket angefordert hat. 

• Subnetzmaske: Eine Subnetzmaske ist eine 32-Bit-Netzmaske, die die Zieladresse der IP-Adresse zuordnet und angibt, ob sich die Zieladresse im Netzwerk befindet oder nicht. Mit Hilfe der Subnetzmaske können Netzwerke in kleinere, zusammenhängende Netzwerke unterteilt werden.

• Metrik: Die Metrik gibt jeder Route einen Wert, der die Präferenzstufe oder Priorität einiger Routen gegenüber anderen bestimmt. Dazu wird gemessen, wie viele Hops jede Route bis zum Ziel enthält, was die geringste Anzahl und die effizienteste Route angibt.

• Gateway: Das Gateway ist der nächste verfügbare Hop, der die Routing-Informationen für den nächstgelegenen benachbarten Router angibt, an den das Datenpaket weitergeleitet wird. 

Arten von Routing-Protokollen

Jedes Routing-Protokoll wählt auf unterschiedliche Weise den besten Pfad zum Senden von Datenpaketen aus. Im Folgenden finden Sie eine Liste der gängigen Routing-Protokolle:

• Routing-Informationsprotokoll (RIP)

• Open Shortest Path First (OSPF)

• Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP)

• Border Gateway Protocol (BGP)

Schauen wir uns einige gängige Routing-Protokolle und ihre Unterschiede genauer an.

Routing-Informationsprotokoll (RIP)

RIP ist eines der ältesten und am weitesten verbreiteten Routing-Protokolle und kann sowohl in lokalen Netzen (LAN) als auch in Wide Area Network (WAN) eingesetzt werden. RIP wertet Netzwerke aus, indem es seine IP-Adresse weitergibt und mit ihnen kommuniziert. Der größte Nachteil von RIP ist jedoch, dass es nur für kleine Netzwerke geeignet ist, da es eine maximale Hop-Anzahl von 15 hat und die Hop-Anzahl als einzige Metrik für die Entscheidung über den besten Pfad verwendet wird.

Open Shortest Path First (OSPF)

OSPF ist ein weit verbreitetes Routing-Protokoll für interne Gateways in LAN-Netzen. Das OSPF-Protokoll nutzt den Verbindungsstatus und den SPF-Algorithmus (Shortest Path Forward), um den kürzesten Weg eines Datenpakets zu ermitteln. 

Um die Entfernungen zu berechnen, tauschen die Router Informationen über den Verbindungsstatus untereinander aus. Im Gegensatz zu RIP sendet OSPF Informationen schneller und hat keine Begrenzung der Hop-Anzahl, sodass es besser skaliert werden kann. 

Enhanced Interior Gateway Routing Protocol(EIGRP)

EIGRP ist ein von Cisco entwickeltes Routing-Protokoll, das 255 Hops zulässt und autonome Systeme verwendet. EIGRP hat eine kürzere administrative Distanz als RIP und OSPF, was es zu einem schnellen und effizienten Netzwerk macht. 

Durch die Verwendung eines zuverlässigen Transportprotokolls verbreitet EIGRP den Aktualisierungsalgorithmus, um einen schnelleren Konvergenzprozess zu ermöglichen. EIGRP speichert außerdem alle Routen, nicht nur die besten, und ermöglicht so schnelle Übertragungen, selbst wenn die beste Route ausfällt. 

EIGRP ist ein Protokoll, das nur von Cisco-Routern verwendet wird, daher müssen alle Router in einem EIGRP-Netzwerk von Cisco sein. 

Border Gateway Protokoll (BGP)

Im Gegensatz zu den drei vorangegangenen Routing-Protokollen, die alle Interne GatewayProtokolle sind, ist BGP ein Externes Gateway-Protokoll. BGP kann mit Routern außerhalb eines LANs kommunizieren und ist damit das Protokoll für das Internet. BGP ist ein Best-Path-Forward-Protokoll und verwendet Pfadlänge, Ursprungsart, Routerbezeichnung und benachbarte IP-Adressen zur Bestimmung von Routen. Durch die erweiterte Sicherheit erlaubt BGP nur autorisierten Benutzern, Übertragungsrouten zu ändern und Daten auszutauschen, was es zu einem sichereren Protokoll macht. 

Einstieg in Routing Tabellen und Protokolle

Wichtige Informationen für Netzwerkingenieure, Netzwerkarchitekten und Routing Engineers:

• Verständnis von Protokollen: Das Verständnis von Netzwerkprotokollen und deren Verwendung ist unerlässlich für alle, die in der Netzwerktechnik tätig sind.

• Ausbildung und Qualifikation: Netzwerkarchitekten verfügen in der Regel über einen Bachelor-Abschluss in Informatik, Ingenieurwesen oder einem verwandten Bereich. Viele Arbeitgeber bevorzugen Bewerber mit einem Master-Abschluss.

• Berufserfahrung: Viele Netzwerkingenieure und Netzwerkarchitekten beginnen ihre Karriere als Netzwerkadministratoren, um praktische Erfahrungen zu sammeln.

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