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Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 33

Routing in Wide Area Networks (WANs)

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Die wichtigsten Routing-Protokolle im Überblick – RIP

Beim dynamischen Routing werden die Tabellen zunächst von den Routern gelernt und danach angelegt. Im laufenden Betrieb müssen die Tabellen permanent ergänzt werden.

Das RIP (Routing Information Protocol) wurde auf Basis der Xerox Netzwerk-Protokolle entwickelt, und kam danach ins Berkeley-Unix, weshalb es heute in TCP/IP-Umgebungen und im Internet so häufig zu finden ist. Die Router schicken bei RIP in Intervallen ihre eigenen Routing-Tabellen als Broadcast zu allen anderen Routern.

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Die Entfernung zu anderen Netzwerken wird dabei aus der Perspektive der eigenen Routing-Tabelle angegeben. Auf der Grundlage der in den Tabellen enthaltenen Information berechnen die Router die kürzesten im Rahmen der Übermittlung bekanntgewordenen Entfernungen zu jedem Zielnetz und nehmen den Nachbar-Router, der die kürzeste Entfernung angegeben hat, als Ziel-Router zur Weiterleitung. Maximal dürfen auf dem Weg von der Quelle zum Ziel 14 (weitere) Router liegen. Ist der Weg länger, gilt das Ziel als nicht erreichbar.

Ein Nachteil des RIP-Protokolls ist das bei den Betreibern großer Netze gefürchtete Broadcasten, was mehr oder minder in Form einer Welle über das Netz schwappt, wenn ein Router einmal damit anfängt. Mit einem Broadcast sind bei großen Netzen immer auch relativ große Datenmengen verbunden, die für sich gesehen das Netz schon gut beschäftigen können.

OSPF, Open Shortest Path First

Das Protokoll OSPF (Open Shortest Path First) ist das Protokoll, welches RIP im TCP/IP-Universum mittelfristig ablöst. Es ist im RFC 1131 spezifiziert und basiert im Gegensatz zu RIP auf einer hierarchischen Strukturierung, die mehrere Ebenen von Netzstrukturen unterschiedlicher Granularität zulässt.

Stellen Sie sich dies wie im richtigen Leben vor: wenn Sie von Köln, Hohe Straße 19, 3. Etage, Flur links nach München, Marienplatz 21, 4. Etage, Flur rechts möchten, werden Sie ihre Route nicht so entwerfen, dass Sie alle möglichen Landstraßen, Wege und Etagen solange hintereinander reihen, bis das Ziel erreicht ist.

Vielmehr versuchen Sie, in Köln vom Parkhaus aus zunächst eine Zubringerstraße und dann die Autobahn zu erreichen, auf der es dann z.B. vorbei an Koblenz, Hockenheim, Karlsruhe und Stuttgart nach München geht. In München wählen Sie von der Autobahn einen geeigneten Ring und stoßen langsam Richtung Marienplatz vor, wo man aber nicht parken darf.

Ein Link-State Algorithmus stellt in OSPF nicht nur fest, dass es eine Route gibt, sondern auch, wie es ihr gerade geht. Und das ist eigentlich nicht unwichtig. Schließlich lassen sich mit OSPF auch größere Entfernungen als über 14 Zwischensysteme überwinden.

IS-IS-Protokoll

Das IS-IS-Protokoll ist, wie der Name schon sagt, ein Router-Protokoll im OSI-Umfeld. Es arbeitet ähnlich wie OSPF mit einer Hierarchie und einem LinkState Algorithmus, ist aber für die OSI-Adressierung ausgelegt. Insgesamt ist es weitläufiger als OSPF – wie ja OSI-Protokolle insgesamt meist weitläufiger sind als die entsprechenden Elemente der TCP/IP-Protokollfamilie.

IS-IS basiert auf einem Domänen-Konzept, d.h. die Menge der vernetzten Zwischensysteme wird in Gruppen eingeteilt. Jedes Endgerät ist üblicherweise genau einer Gruppe zugeordnet. Sowohl in diesem Zusammenhang, als auch bei SNA und DECnet bezeichnet man die Menge der in einer Gruppe zusammengefassten Endgeräte, Zwischenrechner und gegebenenfalls Leitungen als Domäne.

Mit dem Domänenkonzept unmittelbar verwoben ist eine Reduzierung der Komplexität des Routingverfahrens, da man eigentlich nur noch zwischen den Domänen vermitteln muss. Im IS-IS ist eine flexible, gegebenenfalls hierarchische Domänenbildung vorgesehen.

Weiterhin lässt sich eine Domäne zusätzlich in Subdomains untergliedern. Beim OSI-Routing soll die Anzahl der Hierarchieebenen allerdings auf zwei beschränkt bleiben. Der dynamische Routing-Algorithmus des OSI IS-IS entspricht dem von DECnet Phase V. Der Algorithmus kann bis zu 10.000 Router und bis zu 100.000 Endknoten verarbeiten. Dies hört sich gigantisch an, ist aber in der Praxis gar nicht so viel. Sogar in Deutschland gibt es eine Reihe von Netzen, die mehr Teilnehmer haben.

IS-IS unterstützt verschiedene so genannte Metriken. Diese sind Maße entlang eines bestimmten Optimalitätskriteriums. Mögliche Kriterien sind: Leitungskapazität, Verarbeitungszeit, Kosten und Fehlerrate der Verbindung. Es können beliebige Mischungen dieser Metriken unterstützt werden. Jede Metrik benötigt einen eigenen Baum und berechnet aus ihm eigene Routing-Tafeln. Bevor man eine Verbindung wählt, sollte man sich natürlich für ein Optimierungskriterium entscheiden.

Integrated IS-IS

Dieses Protokoll soll OSI IS-IS und OSPF integrieren. Es wurde von DEC erarbeitet und im RFC 1195 niedergelegt. Der IS-IS-Frame wird um einige Informationen erweitert, um IP-Kommunikation durchführen zu können. Diese Integration geht jedoch zu Lasten einiger Möglichkeiten im OSPF.