Routing-Protokolle

Grundlagen für Einsteiger

31.10.2006 | Autor / Redakteur: Donna Harrington / Ulrike Ostler

Routing-Protokolle gehören zu den Grundlagen der Netztechnik. Ihr Verständnis ist unter anderem nötig, um Fehler in Netzen schneller zu finden. Die internen Gateway-Protokolle (IGP) RIP, IGRP und EIGRP werden innerhalb von autonomen Systemen eingesetzt.

Ein wichtiges Routing-Protokoll für interne Gateways ist RIP (Routing Information Protocol). Es wurde ursprünglich für Xerox als PARC-Universal-Protocol (PUP) entworfen. 1988 wurde RIP als RFC 1058 standardisiert. Das Protokoll ist leicht zu konfigurieren. Es arbeitet sehr gut in kleinen Netzwerken. In größeren kann es jedoch weniger effektiv sein. Daher gibt es für diesen Anwendungsbereich Alternativen.

RIP-Eigenschaften

RIP ist ein offenes Protokoll, das auf Netzwerkebene 7 arbeitet. Es ist sehr weit verbreitet und läuft stabil. Da es leicht zu konfigurieren ist, eignet es sich gut für kleine Netzwerke. RIP verwendet zur Weiterleitung der Daten Distanzvektoren. RIP-ähnliche Routingprotokolle, die Distanzvektoren einsetzen, gibt es für Novell und Appletalk.

In IP-Netzwerken werden alle 30 Sekunden RIP-Aktualisierungen rundgesendet. Dazu dient die IP-Adresse 224.0.0.9 für RIPv2. RIP nutzt den auf Netzwerkschicht 4 befindlichen UDP-Port (User Datagram Protocol) 520.

Die administrative Distanz, ein Maß für die Priorität eines in der Routing-Tabelle eingetragenen Pfades, ist 120. Je niedriger die administrative Distanz, desto eher wird ein definierter Pfad tatsächlich verwendet, um Daten von einer Quelle zu einem Ziel zu transportieren.

Den Aufwand, um ein anderes Netz zu erreichen, die sogenannte Metrik, bemisst RIP nach dem Hop-Zähler, der die passierten Zwischenstationen bis zum Ziel zählt. Hier gilt ein Limit von 15 als Maß für eine stabile Verbindung.

Diverse Fristen regulieren, wie der Datentransport durchgeführt wird.

Aktualisierungsfrist

Sie misst die Frequenz der Routingaktualisierungen. Alle 30 Sekunden sendet IP-RIP eine komplette Kopie der Routingtabelle IPX RIP tut dies alle 60 Sekunden. Dabei verwenden beide Protokolle das Split-Horizon-Verfahren (siehe unten).

Wird bei der Routingaktualisierung kein aktualisierter Inhalt in die Routingtabelle eingegeben, wartet RIP 180 Sekunden, bevor eine Route als ungültig markiert, aber noch nicht endgültig entfernt wird und merkt sie sich vor.

Vorhaltefrist und getriggerte Aktualisierungen

Vorhaltefristen sollen die Stabilität in Cisco-Routernetzen erhöhen. Fällt ein Netz aus, wird es nicht sofort aus der Tabelle gestrichen, sondern für eine definierte Frist als unerreichbar markiert und in der Tabelle gehalten. Bei RIP sind dies 180 Sekunden. Dieser Mechanismus garantiert, dass reguläre Aktualisierungen keine Routingschleifen verursachen.

RIP wartet weitere 240 Sekunden, nachdem eine Route ihr Zeitlimit überschritten hat, bis die Route endgültig aus der Tabelle gestrichen wird.

Dazu kommen weitere Mechanismen zur Stabilitätssteigerung.

Split Horizon

Split Horizon bedeutet, dass Pakete niemals rückwärts denselben Pfad entlang gesendet werden, sondern nur vorwärts. So werden Endlosschleifen, sogenannte Loops, vermieden.

Router geben gelernte Routen über alle Schnittstellen weiter, kennzeichnen aber die Schnittstelle, über die sie die Route gelernt haben, mit der Metrik 16 (Netz nicht erreichbar), so dass Rückwärtssendungen vermieden werden.

Bellman-Ford-Algorithmus

RIPv2 unterstützt VLSM (Variable length Subnet Mask), also Subnetz-Masken mit variabler Länge. und das Zusammenfassen mehrerer Netze in einer Klasse. Außerdem führt RIPv2 mehrere Netze einer Klasse automatisch an der Klassengrenze zusammen. Mit RIPv1 ist beides nicht möglich.

IGRP/EIGRP

Das (Extended) Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP/IGRP) wurde Mitte der 80er Jahr von Cisco proprietär entwickelt, um einige der Begrenzungen von RIP aufzuheben, zum Beispiel die einfache Metrik des Hop-Zählers. IGRP hat RIP-ähnliche Stabilisierungsverfahren: Verfallsfrist (270 Sekunden), Vorhaltefrist (280 Sekunden), Überlauffrist (630 Sekunden), Split-Horizon, Poison-Reverse und getriggerte Aktualisierungen.

IGRP bietet darüber hinaus Mechanismen zur Beeinflussung der Routenauswahl und zur Lastverteilung. Entsprechende Metriken gibt es für Bandbreite, Verzögerung, Zuverlässigkeit, Auslastung und die maximale Paketgröße (MTU, Maximum Transmission Unit). Wie RIP ist IGRP ein IGP, das mit Distanzvektoren arbeitet und sich auf den Bellman-Ford-Algotihmus gründet. Alle 90 Sekunden sendet es Routing-Aktualisierungen über IP-Protokoll Nr.9. Es eignet sich für kleine und mittlere Netzwerke.

EIGRP

EIGRP(Enhanced IGRP) ist der heute weit verbreitete Nachfolger von IGRP. Diese erweiterte Version stellte Cisco in den frühen 90ern vor. Sie erlaubt Subnetzmasken variabler Länge (VLSM, Variable Length Subnet Masks). Cisco will deshalb IGRP mit seinem Netz-Betriebssystem IOS schon bald nicht mehr unterstützen. EIGRP eignet sich für große Netzwerke und Multiprotokollumgebungen. Das Protokoll verbraucht wegen seiner partiellen, beschränkten Aktualisierungen entschieden weniger Bandbreite und ist eines der schnellsten Routingprotokolle für Multiprotokollumgebungen am Markt.

Das propietäre EIGRP-Protokoll gehört Cisco. Es eignet sich für kleine, aber besonders für große Netzwerke und ist sehr einfach zu konfigurieren. EIGRP verwendet autonome-System- (AS)-Nummern. Unterstütz werden diverse Schicht-3-Protokollstapel wie IP, Novell IPX und Appletalk. EIGRP verwendet ein weiterentwickeltes Distanzvektor-Routinprotokoll. Wegen seiner stufenweisen Aktualisierungen und schnellen Konvergenzeigenschaften wird es auch als Hybrid bezeichnet.

Wie IGRP ist es ein IGP. EIGRP verwendet unregelmäßige, getriggerte Multicasts für die Aktualisierungen. Sie werden über die IP-Adresse 224.0.0.10 versandt. Die IP-Protokollnummer ist 88. Der Wert für die interne administrative Distanz beträgt 90, extern gilt der Wert 170. Es gibt Metriken für Bandbreite, Verzögerung, Zuverlässigkeit, Auslastung und MTU. Das Protokoll Unterstützt gleichmäßige und ungleichmäßige Kosten-Last-Verteilungen.

Stabilitätshilfen

Auch EIGRP verwendet Split Horizon und Poison Reverse (siehe oben)sowie variable Subnetzmasken (VLSM). Mehrere Netze können manuell über Klassengrenzen hinweg zusammengefasst werden. Netze gleicher Klasse werden an den Rändern automatisch zusammengezogen. Manuell lassen sich Aktualisierungen an Schnittstellen zusammenfassen. Routes werden automatisch auch über IGRP weiterverteilt, falls es sich um die gleiche AS-Nummer handelt. Beim Policy-Routing, also dem Routing nach vom Anwender definierten Regeln, werden die Routes identifiziert.

EIGRP und RTP

EIGRP verdankt seine Zuverlässigkeit dem Reliable Transport Protocol (RTP). Dieses führt nicht nur eine Routingtabelle, sondern auch eine Nachbarschafts- und Topologietabelle. EIGRP führt alternative Routen, sogenannte Nachfolger (bei Routingtabellen) und plausible Nachfolger (bei Topologietabellen) schneller zusammen.

Folgende Pakettypen werden für die Kommunikation zwischen benachbarten Knoten verwendet: Hello (Multicast), ACK (Unicast), Akatualisierung (Multicast oder Unicast), Query (Multicast), Reply (Unicast) und Request (Multicast oder Unicast). Warteschlangen speichern Pakete, die nochmals übertragen werden müssen. Es gibt eigene Nachbarschaftstabellen (und jeweils unterschiedliche Prozesse) für jedes Protokoll.

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