Was ist Routing?
Routing ist der Prozess der Pfadauswahl in einem beliebigen Netzwerk. Ein Computernetzwerk besteht aus vielen Computern, sogenannten Knoten, und Pfaden oder Links, die diese Knoten verbinden. Die Kommunikation zwischen zwei Knoten in einem miteinander verbundenen Netzwerk kann über viele verschiedene Pfade erfolgen. Routing ist der Prozess, bei dem der beste Pfad anhand einiger vorgegebener Regeln ausgewählt wird.
Warum ist Routing wichtig?
Routing schafft Effizienz bei der Netzwerkkommunikation. Fehler bei der Netzwerkkommunikation führen zu langen Wartezeiten für das Laden von Webseiten für Benutzer. Es kann auch zum Absturz von Website-Servern führen, da sie nicht mit einer großen Anzahl von Benutzern umgehen können. Routing hilft, Netzwerkausfälle zu minimieren, indem der Datenverkehr so verwaltet wird, dass ein Netzwerk so viel wie möglich von seiner Kapazität nutzen kann, ohne eine Überlastung zu erzeugen.
Was ist ein Router?
Ein Router ist ein Netzwerkgerät, das Computergeräte und Netzwerke mit anderen Netzwerken verbindet. Router erfüllen hauptsächlich drei Hauptfunktionen.
Pfadbestimmung
Ein Router bestimmt den Pfad, den Daten nehmen, wenn sie sich von einer Quelle zu einem Ziel bewegen. Es versucht, den besten Pfad zu finden, indem Netzwerkmetriken wie Verzögerung, Kapazität und Geschwindigkeit analysiert werden.
Weiterleitung von Daten
Ein Router leitet Daten an das nächste Gerät auf dem ausgewählten Pfad weiter, damit es schließlich sein Ziel erreicht. Das Gerät und der Router können sich im selben Netzwerk oder in verschiedenen Netzwerken befinden.
Lastenverteilung
Manchmal kann der Router Kopien desselben Datenpakets senden, indem er mehrere verschiedene Pfade verwendet. Dies geschieht, um Fehler aufgrund von Datenverlusten zu reduzieren, Redundanz zu schaffen und das Verkehrsaufkommen zu verwalten.
Wie funktioniert Routing?
Daten bewegen sich in Form von Datenpaketen entlang eines beliebigen Netzwerks. Jedes Datenpaket hat einen Header, der Informationen über das beabsichtigte Ziel des Pakets enthält. Wenn ein Paket zu seinem Ziel reist, können mehrere Router es mehrmals weiterleiten. Router führen diesen Prozess millionenfach pro Sekunde mit Millionen von Paketen durch.
Wenn ein Datenpaket eintrifft, sucht der Router zuerst seine Adresse in einer Routing-Tabelle. Dies ist vergleichbar mit einem Fahrgast, der einen Busfahrplan konsultiert, um die beste Buslinie zu seinem Ziel zu finden. Dann leitet der Router das Paket weiter oder verschiebt es weiter zum nächsten Punkt im Netzwerk.
Wenn Sie beispielsweise eine Website von einem Computer in Ihrem Büronetzwerk aus besuchen, werden Datenpakete zuerst an den Router des Büronetzwerks gesendet. Der Router sucht das Header-Paket und bestimmt das Paketziel. Anschließend sucht er nach seiner internen Tabelle und leitet das Paket – entweder an den nächsten Router oder an ein anderes Gerät, z. B. einen Drucker – im Netzwerk selbst weiter.
Welche Arten von Routing gibt es?
Es gibt zwei verschiedene Arten von Routing, die darauf basieren, wie der Router seine Routing-Tabellen erstellt:
Statisches Routing
Beim statischen Routing verwendet ein Netzwerkadministrator statische Tabellen, um Netzwerkrouten manuell zu konfigurieren und auszuwählen. Statisches Routing ist in Situationen hilfreich, in denen das Netzwerkdesign oder die Netzwerkparameter voraussichtlich konstant bleiben.
Die statische Natur dieser Routing-Technik ist mit erwarteten Nachteilen verbunden, wie z. B. einer Überlastung des Netzwerks. Während Administratoren Fallback-Pfade für den Fall konfigurieren können, dass eine Verbindung fehlschlägt, verringert statisches Routing im Allgemeinen die Anpassungsfähigkeit und Flexibilität von Netzwerken, was zu einer eingeschränkten Netzwerkleistung führt.
Dynamisches Routing
Beim dynamischen Routing erstellen und aktualisieren Router Routing-Tabellen zur Laufzeit basierend auf den tatsächlichen Netzwerkbedingungen. Sie versuchen, den schnellsten Pfad von der Quelle zum Ziel zu finden, indem sie ein dynamisches Routingprotokoll verwenden, bei dem es sich um eine Reihe von Regeln handelt, mit denen die dynamische Routing-Tabelle erstellt, gewartet und aktualisiert wird.
Der größte Vorteil des dynamischen Routings besteht darin, dass es sich an sich ändernde Netzwerkbedingungen wie Verkehrsaufkommen, Bandbreite und Netzwerkausfall anpasst.
Was sind die wichtigsten Routing-Protokolle?
Ein Routing-Protokoll ist eine Reihe von Regeln, die festlegen, wie Router Pakete entlang eines Netzwerkpfads identifizieren und weiterleiten. Routing-Protokolle werden in zwei verschiedene Kategorien unterteilt: interne Gateway-Protokolle und externe Gateway-Protokolle.
Interne Gateway-Protokolle funktionieren am besten in einem autonomen System – einem Netzwerk, das administrativ von einer einzelnen Organisation kontrolliert wird. Externe Gateway-Protokolle verwalten die Informationsübertragung zwischen zwei autonomen Systemen besser.
Interne Gateway-Protokolle
Diese Protokolle bewerten das autonome System und treffen Routing-Entscheidungen auf der Grundlage verschiedener Metriken, wie z. B. der folgenden:
- Hop-Zählungen, oder die Anzahl der Router zwischen der Quelle und dem Ziel
- Verzögerung, oder die Zeit, die benötigt wird, um die Daten von der Quelle zum Ziel zu senden
- Bandbreite, oder die Kapazität der Verbindung zwischen Quelle und Ziel
Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für interne Gateway-Protokolle.
Routing-Informationsprotokoll
Das Routing-Informationsprotokoll (RIP) basiert auf Hop-Zählungen, um den kürzesten Pfad zwischen Netzwerken zu ermitteln. RIP ist ein Legacy-Protokoll, das heute niemand mehr verwendet, da es für die Implementierung größerer Netzwerke nicht gut skaliert werden kann.
Open-Shortest-Path-First-Protokoll (OSPF)
Das Open-Shortest-Path-First-Protokoll (OSPF) sammelt Informationen von allen anderen Routern im autonomen System, um die kürzeste und schnellste Route zum Ziel eines Datenpakets zu identifizieren. Sie können OSPF mithilfe verschiedener Routing-Algorithmen oder Computerprozessen implementieren.
Externe Gateway-Protokolle
Das Border Gateway Protocol (BGP) ist das einzige externe Gateway-Protokoll.
Border Gateway-Protokoll
BGP definiert Kommunikation über das Internet. Das Internet ist eine große Sammlung autonomer Systeme, die alle miteinander verbunden sind. Jedes autonome System verfügt über eine autonome Systemnummer (ASN), die es durch Registrierung bei der Internet Assigned Numbers Authority erhält.
BGP verfolgt die nächstgelegenen ASNs und ordnet Zieladressen ihren jeweiligen ASNs zu.
Was sind Routing-Algorithmen?
Routing-Algorithmen sind Softwareprogramme, die unterschiedliche Routing-Protokolle implementieren. Sie funktionieren, indem sie jedem Link eine Kostennummer zuweisen; Die Kostenzahl wird anhand verschiedener Netzwerkmetriken berechnet. Jeder Router versucht, das Datenpaket an die nächstbeste Verbindung mit den geringsten Kosten weiterzuleiten.
Im Folgenden finden Sie einige Beispielalgorithmen.
Entfernungsvektor-Routing
Der Entfernungsvektor-Routing-Algorithmus erfordert, dass sich alle Router gegenseitig periodisch über die besten Pfadinformationen die sie gefunden haben auf den neuesten Stand bringen. Jeder Router sendet Informationen über die aktuelle Bewertung der Gesamtkosten an alle bekannten Ziele.
Schließlich findet jeder Router im Netzwerk die besten Pfadinformationen für alle möglichen Ziele.
Verbindungsstatus-Routing
Beim Verbindungsstatus-Routing erkennt jeder Router alle anderen Router im Netzwerk. Anhand dieser Informationen erstellt ein Router eine Karte des gesamten Netzwerks und berechnet dann den kürzesten Weg für jedes Datenpaket.
Wie hat sich das Routing entwickelt?
Das Routing wurde entwickelt, um die Anforderungen der Fortschritte in der Netzwerktechnologie zu erfüllen. Routing ist nicht mehr nur die Vermittlung von Datenpaketen zwischen autonomen Systemen und dem Internet.
Wir verfügen jetzt über eine Cloud-Infrastruktur mit Rechenressourcen und Hardware, die von Cloud-Drittanbietern gehostet werden. Diese Cloud-Ressourcen sind virtuell verbunden, um ein virtuelles Netzwerk von Ressourcen zu schaffen, das Unternehmen zum Hosten und Ausführen von Anwendungen verwenden können. Viele Unternehmen verfügen inzwischen über hybride Netzwerke, die sowohl aus On-Premises-Netzwerken mit interner Hardware als auch aus Cloud-Netzwerken bestehen. Router müssen den Datenverkehr zwischen diesen internen Netzwerken, dem Internet und der Cloud weiterleiten.
Was ist Cloud-Routing?
Cloud-Routing verwaltet dynamisch Verbindungen zwischen zwei virtuellen Cloud-Netzwerken oder zwischen einem Cloud-Netzwerk und einem On-Premises-Netzwerk unter Verwendung des Border Gateway Protocol (BGP). Cloud-Routing passt sich automatisch an sich ändernde Netzwerkbedingungen in der Cloud an. Ein Cloud-Router – eine Software, die die Funktionen eines Routers virtualisiert – erleichtert das Cloud-Routing.
Was ist DNS-Routing?
DNS, oder das Domain Name System, übersetzt von Menschen lesbare Domänennamen (z. B. www.amazon.com) in maschinenlesbare IP-Adressen (z. B. 192.0.2.44). Die Daten, die diese Namensinformationen den Maschineninformationen zuordnen, werden separat auf DNS-Servern gespeichert. Vor dem Senden von Daten an eine Website müssen die Router mit dem DNS-Server kommunizieren, um die genaue Rechneradresse für die Datenpakete zu ermitteln.
Die Kommunikation zwischen DNS-Servern kann zu einem Engpass werden, vor allem, wenn viele Benutzer gleichzeitig eine Website besuchen wollen. DNS-Routing bezieht sich auf die verschiedenen Routing-Strategien und -Algorithmen, die die Kommunikation mit dem DNS-Server verwalten. Verschiedene Strategien, wie z. B. latenzbasiertes Routing und geografisch standortbasiertes Routing, helfen dabei, die Kommunikationslast des DNS-Servers zu bewältigen.
Wie kann AWS beim Routing helfen?
AWS Transit Gateway fungiert als Cloud-Router und verbindet VPCs und On-Premises-Netzwerke über einen zentralen Hub. Wenn Ihr Netzwerk wächst, bremst Sie die Komplexität der Verwaltung inkrementeller Verbindungen nicht aus. Beim Erstellen globaler Anwendungen können Sie mehrere AWS Transit Gateways mithilfe von Peering zwischen Regionen verbinden.
Amazon Route 53 ist ein hochverfügbarer und skalierbarer DNS-Webservice. Es bietet Unternehmen und Entwicklern eine zuverlässige und kostengünstige Möglichkeit, ihre Endbenutzer zu Internetanwendungen weiterzuleiten. Amazon Route 53 Traffic Flow erleichtert Ihnen die globale Verwaltung des Datenverkehrs durch eine Vielzahl von Routing-Typen, um fehlertolerante Architekturen mit geringer Latenz zu erstellen.
Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC) stellt ein logisch isoliertes virtuelles Netzwerk für AWS-Ressourcen bereit. Mithilfe von Amazon-VPC-Routing-Tabellen können Sie definieren, wie Ressourcen, auf die Ihre VPC ausgeführt wird, auf Ressourcen zugreifen oder mit ihnen kommunizieren können, die in anderen VPCs, On-Premises oder über das Internet ausgeführt werden. Sie können VPC-Routing-Tabellen in Kombination mit Sicherheitsgruppen und AWS Identity and Access Management (IAM)-Richtlinien verwenden, um detailliert zu steuern, wie sich Ihre VPCs mit anderen Ressourcen in Ihrer Umgebung verbinden.
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