Routing-Tabelle

Was ist eine Routing-Tabelle?

Eine Routing-Tabelle ist ein Regelwerk, das häufig in Tabellenform vorliegt. Routing-Tabellen werden verwendet, um zu bestimmen, wohin Datenpakete geleitet werden, die über ein IP-Netzwerk (Internetprotokoll) übertragen werden. Diese Tabelle wird normalerweise im Arbeitsspeicher von Routing-Geräten wie Routern und Netzwerk-Switches gespeichert.

In Computernetzwerken ist jede Routing-Tabelle einzigartig und dient als Adresszuordnung für Netzwerke. Sie speichert die Quell- und Ziel-IP-Adressen der Routing-Geräte in Form von Präfixen zusammen mit den Standard-Gateway-Adressen und entsprechenden Routing-Informationen.

Routing-Tabellen werden in der Regel dynamisch über Netzwerk-Routing-Protokolle aktualisiert. Manchmal fügen Netzwerkadministratoren jedoch auch manuell statische Einträge hinzu.

Wie funktioniert eine Routing-Tabelle?

Der Hauptzweck einer Routing-Tabelle ist es, Routern zu helfen, effektive Routing-Entscheidungen zu treffen. Jedes Mal, wenn ein Paket über einen Router an einen Host in einem anderen Netzwerk weitergeleitet wird, konsultiert der Router die Routing-Tabelle, um die IP-Adresse des Zielrechners und den besten Weg dorthin zu finden. Das Paket wird dann an einen benachbarten Router oder den nächsten in der Tabelle aufgeführten Hop weitergeleitet, bis es sein endgültiges Ziel erreicht.

Laut AWS konsultiert ein Router seine Routing-Tabellen Millionen Mal pro Sekunde, um den Netzwerk-Traffic zu bewältigen.

Routing-Tabelleneinträge

Jede Routing-Tabelle kann unterschiedliche Einträge und Informationen enthalten, zum Beispiel IPv4- oder IPv6-Adressklassen. Die Hauptfelder aller Routing-Tabellen bleiben jedoch gleich.

Die wichtigsten Einträge einer Routing-Tabelle sind:

• Ziel: Dies ist die IP-Adresse des endgültigen Ziels des Pakets.
• Subnetzmaske: Auch als Netzmaske bezeichnet. Hierbei handelt es sich um eine 32-Bit-Netzwerkadresse, die angibt, ob ein Host zum lokalen oder zum Remote-Netzwerk gehört. Um die Effizienz des Routings zu erhöhen und die Größe der Broadcast-Domäne zu reduzieren, können Administratoren eine benutzerdefinierte Subnetzmaske durch den Prozess des Subnetting anwenden, wodurch sich ein Netzwerk in zwei oder kleinere verbundene Netzwerke aufteilen lässt.
• Gateway: Dies ist der nächste Hop oder die IP-Adresse des benachbarten Geräts, an das das Paket weitergeleitet wird.
• Schnittstelle: Router verwenden in der Regel Ethernet-Schnittstellen, um eine Verbindung zu anderen Geräten im selben Netzwerk herzustellen, zum Beispiel eth0 oder eth1, und serielle Schnittstellen, um eine Verbindung zu externen Wide Area Networks (WAN) aufzubauen. In der Routing-Tabelle ist die Inbound-Netzwerkschnittstelle aufgeführt, die auch als ausgehende Schnittstelle bezeichnet wird und die das Gerät verwenden sollte, wenn es das Paket an den nächsten Hop weiterleitet.
• Metrik: Dieser Eintrag weist jeder verfügbaren Route zu einem bestimmten Netzwerk einen Wert zu. Der Wert stellt sicher, dass der Router den effektivsten Pfad auswählen kann. Manchmal ist die Metrik die Anzahl der Router, die ein Datenpaket durchlaufen muss, bevor es die Zieladresse erreicht. Wenn mehrere Routen zum selben Zielnetzwerk existieren, wird dem Pfad mit der niedrigsten Metrik der Vorrang gegeben.
• Routen: Dazu gehören direkt angeschlossene Subnetze, indirekte Subnetze, die nicht an das Gerät angeschlossen sind, aber über einen oder mehrere Hops erreicht werden können, und Standardrouten, die für bestimmte Arten von Datenverkehr oder bei fehlenden Informationen verwendet werden.

Wie funktioniert das Routing in Netzwerken?

Ein Netzwerkpaket muss verschiedene Schritte durchlaufen, um sein Ziel zu erreichen. Um die Beziehung zwischen Routing und Routingtabelle zu verstehen, betrachten wir die folgenden Schritte, die während der Übertragung von Datenpaketen ablaufen:

1. Ein Computer sendet ein Paket an einen Router. Ähnlich wie bei der Adresse auf einem Postpaket fügt ein sendendes Gerät, zum Beispiel ein Computer, IP-Adressen an Datenpakete an und sendet sie an einen Router. So kann dieser die besten Routen ermitteln, um die Pakete an ihre Ziele zu transportieren. Ein Computer stellt in der Regel eine Verbindung zu einem lokalen Netzwerk (LAN) her, um Pakete zu senden, während ein Router Pakete zwischen verschiedenen LANs und WANs senden kann.
2. Der Router empfängt das Paket. Er analysiert es anhand seiner internen Routing-Tabellen, um den effizientesten Weg für seine Übertragung zu ermitteln. Das Ziel des Routers besteht darin, das Paket an den Router weiterzuleiten, der seinem endgültigen Ziel am nächsten ist.
3. Der Router leitet die Pakete weiter. Es ist unwahrscheinlich, dass der ursprüngliche Router das Paket direkt an sein Ziel weiterleiten kann. Er schaut in die Routing-Tabelle, um das Paket zum nächsten Hop zu bringen. Die Routing-Tabelle hält die Hop-Anzahl niedrig, indem sie dem Router die effektivste Route bereitstellt. Die endgültige Hop-Anzahl gibt an, wie oft ein Paket von einem Router zum anderen geht, bis es sein Ziel erreicht.
4. Der Vorgang wird wiederholt. Beim nächsten Hop übernimmt ein anderer Router und wiederholt den Vorgang, bei dem er anhand seiner internen Routing-Tabellen bestimmt, wohin das Paket gesendet werden soll. Dieser Vorgang wiederholt sich mehrmals mit jedem Router, bis das Paket sein Ziel erreicht. Das Routing mag sich langwierig anhören, ist aber dank der beteiligten Routing-Protokolle extrem schnell.
5. Das Paket erreicht sein Ziel. Sobald ein Paket schließlich einen Router erreicht hat, der sich im selben Netzwerk wie die Ziel-IP-Adresse befindet, wird es direkt an das Gerät oder den Server weitergeleitet, für den es bestimmt ist.

Routing-Arten: statisches Routing vs. dynamisches Routing

Beim Routing wird der optimale Pfad zu einem Netzwerk ausgewählt. Grundsätzlich gibt es zwei Methoden zum Erstellen und Verwalten einer Routing-Tabelle: statisches Routing und dynamisches Routing.

Vor- und Nachteile des statischen Routings

• Ein Netzwerkadministrator erstellt, verwaltet und aktualisiert manuell Einträge in der statischen Routing-Tabelle.
• Die Einträge für statische Netzwerkgeräte ändern sich nur, wenn ein Netzwerkadministrator sie manuell ändert.
• Statische Routen bieten eine granulare Kontrolle über das Routing, da jede Route manuell für eine vollständige Konnektivität konfiguriert wird.
• Bei großen Netzwerken kann es praktisch unmöglich werden, für jede Route einen manuellen Eintrag hinzuzufügen.
• Statisches Routing spart Bandbreite und Overhead, da Router keine statischen Routen gemeinsam nutzen.
• Statisches Routing ist nicht fehlertolerant. Änderungen an der Netzwerkinfrastruktur, zum Beispiel das Hinzufügen eines neuen Netzwerks oder der Ausfall einer Verbindung, werden nicht automatisch aktualisiert und erfordern manuelle Eingriffe.
• Wenn in einer statischen Umgebung eine Verbindung nicht mehr verfügbar ist, haben die Router nicht die Möglichkeit, automatisch auf eine bessere Route umzuschalten.
• Statische Routen haben immer eine administrative Distanz (AD) von 1, die gegenüber dynamischen Routen bevorzugt wird, es sei denn, die AD wird geändert. Eine geänderte AD wird als Floating Static Route bezeichnet.

Vor- und Nachteile des dynamischen Routings

• Beim dynamischen Routing erstellen und pflegen Geräte ihre Routing-Tabellen automatisch, indem sie Routing-Protokolle verwenden, um Informationen über die umgebende Netzwerktopologie auszutauschen. Beispiele für Routing-Protokolle sind das Routing Information Protocol (RIP), das Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP) und Open Shortest Path First (OSPF).
• Dynamische Routing-Tabellen ermöglichen es Geräten, das Netzwerk zu überwachen und auf Ereignisse wie Geräteausfälle und Netzwerküberlastungen zu reagieren.
• Dynamisches Routing verbraucht mehr Bandbreite und verursacht mehr Overhead, da Router die dynamischen Routen untereinander austauschen.
• Ein Router kann dynamisch einen besseren Pfad wählen, wenn sich die Routing-Infrastruktur ändert.
• Dynamisches Routing lässt sich in größeren Netzwerken einfacher konfigurieren.
• Dynamisches Routing ermöglicht es Routern, den Lastausgleich zwischen mehreren Verbindungen vorzunehmen.
• Die Routing-Protokolle, nicht der Netzwerkadministrator, wählen die besten Routen zum Ziel aus.

Subnetting spielt eine entscheidende Rolle in der Welt des IP-Routings. Erfahren Sie, wie Sie ein Netzwerk in kleinere Subnetze aufteilen und die Subnetzmaske einer IP-Adresse basierend auf der erforderlichen Anzahl von Subnetzen und Hosts berechnen.