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Routing einfach erklärt: Paketwege und Tabellen
Routing bedeutet: Ein Router wählt für ein Datenpaket den nächsten Wegabschnitt zu seinem Zielnetz. Dazu liest er die Ziel-IP-Adresse im Paket-Header und sucht in seiner Routingtabelle nach einer passenden Route. Weitere Router wiederholen diese Entscheidung, bis das Paket sein Zielnetz erreicht.
Du lernst, einen Paketweg schrittweise zu verfolgen, Routingtabellen zu lesen und statisches von dynamischem Routing zu unterscheiden.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
So wandert ein Paket von Netz zu Netz
Stell dir ein Datenpaket wie einen Brief vor. Auf dem Paket stehen im Paket-Header wichtige Angaben, darunter die Quell- und die Ziel-IP-Adresse. Der Absender muss den vollständigen Weg nicht kennen.
Jeder Router entscheidet nur über den nächsten Abschnitt:
- Der Router empfängt das Paket.
- Er liest die Ziel-IP-Adresse.
- Er sucht in seiner Routingtabelle nach einer passenden Route.
- Er wählt den nächsten Hop oder die passende Ausgangsschnittstelle.
- Der nächste Router führt dieselben Schritte aus.
Hop
Ein Hop ist ein Weiterleitungsschritt über einen Router. Ein Weg mit drei beteiligten Weiterleitungen umfasst entsprechend drei Hops.
Ein Weg mit wenigen Hops ist nicht automatisch der schnellste. Je nach Routingverfahren können auch Latenz, Bandbreite, Auslastung oder andere Kosten berücksichtigt werden.
Ein Gerät in Subnetz 1 sendet ein Paket an ein Gerät in Subnetz 3. Der vereinfachte Weg lautet:
- Router A empfängt das Paket.
- A leitet es an Router D weiter.
- D leitet es an Router E weiter.
- E leitet es an Router F im Zielnetz weiter.
- Im Zielnetz kann ein Switch das Paket anhand der MAC-Adresse zum Zielgerät bringen.
Kein Router musste den gesamten Weg auf einmal ausführen. Jeder traf eine lokale Entscheidung über die nächste Station.
So liest du eine Routingtabelle
Eine Routingtabelle enthält Regeln für erreichbare Zielnetze. Ein Eintrag kann unter anderem diese Angaben besitzen:
| Angabe | Bedeutung |
|---|---|
| Ziel oder Zielnetz | Netz, in das das Paket gelangen soll |
| Nächster Hop | Direkt erreichbarer Router, an den das Paket weitergegeben wird |
| Interface | Schnittstelle, über die das Paket den Router verlässt |
| Metrik | Bewertungswert für die Route |
| Routentyp | Zum Beispiel direkt verbunden, statisch oder dynamisch |
Die Metrik beschreibt die Kosten oder Bevorzugung einer Route. Was sie genau misst, hängt vom Routingverfahren ab. Im folgenden Schulbeispiel ist sie einfach die Hopzahl.
Eine Standardroute ist eine Auffangroute. Sie wird verwendet, wenn kein passenderer Eintrag für das Ziel vorhanden ist. Bei IPv4 wird sie häufig als 0.0.0.0/0 notiert.
Router A besitzt diese vereinfachte Tabelle:
| Ziel Z | Nächster Hop N | Hops H |
|---|---|---|
| B | B | 1 |
| C | C | 1 |
| D | C | 2 |
Soll ein Paket zu D, sendet A es zunächst an C. Die Tabellenzeile beschreibt also nicht unbedingt den vollständigen Weg, sondern die nächste Weiterleitung und die bekannten Gesamtkosten bis zum Ziel.
Lies einen Routeneintrag als Satz: „Zum Ziel Z sende über den nächsten Hop N; die Route hat die Metrik H.“
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
Router A soll ein Paket zu D senden. In der Tabelle steht D | C | 2. Das Ziel ist , der nächste Hop ist und die angegebene Hopzahl beträgt .
Wann statisches oder dynamisches Routing passt
Beim statischen Routing trägt eine zuständige Person die Routen manuell ein. Die Einträge bleiben bestehen, bis sie geändert werden.
Das passt besonders zu kleinen, stabilen und überschaubaren Netzen. Die Wege sind direkt kontrollierbar. Fällt jedoch eine Verbindung aus oder verändert sich das Netz, müssen betroffene Routen manuell angepasst werden.
Beim dynamischen Routing tauschen Router Routinginformationen über Routingprotokolle aus. Dadurch können sie neue Netze lernen und auf Änderungen oder Ausfälle reagieren. Das ist für größere, komplexe oder häufig veränderte Netze nützlich, benötigt aber zusätzliche Kommunikation und Rechenaufwand.
| Frage | Statisches Routing | Dynamisches Routing |
|---|---|---|
| Wie entstehen Routen? | Manuell | Durch Austausch über Routingprotokolle |
| Reaktion auf Änderungen | Manuelle Anpassung nötig | Automatische Neuberechnung möglich |
| Typischer Einsatz | Kleines, stabiles Netz | Größeres oder veränderliches Netz |
| Aufwand im Betrieb | Pflege jeder Änderung | Protokoll- und Rechenaufwand |
OSPF und EIGRP sind Beispiele für dynamische Routingprotokolle innerhalb von Netzen. BGP dient dem Routenaustausch zwischen großen Netzen beziehungsweise Autonomen Systemen. RIP bewertet Wege anhand der Hopzahl.
Wie Router entfernte Ziele lernen
Ein vereinfachtes dynamisches Verfahren bewertet Routen nur nach ihrer Hopzahl. Zu Beginn kennt jeder Router lediglich seine direkten Nachbarn.
Der Lernvorgang läuft wiederholt ab:
- Jeder direkte Nachbar wird mit einem Hop eingetragen.
- Router senden Kopien ihrer Tabellen an ihre Nachbarn.
- Ein Empfänger erkennt dadurch weitere erreichbare Ziele.
- Für den Weg über den sendenden Nachbarn erhöht er dessen Hopzahl um einen eigenen Weiterleitungsschritt.
- Er übernimmt eine günstige Route und verteilt seine aktualisierte Tabelle erneut.
- Der Austausch wird regelmäßig fortgesetzt, damit Änderungen neue Berechnungen auslösen können.
A kennt B und C direkt. Beide liegen daher einen Hop entfernt.
B meldet A außerdem: „D ist von mir aus in einem Hop erreichbar.“ Für A kommt der Schritt zu B hinzu:
- A nach B: 1 Hop
- B nach D: 1 weiterer Hop
- A nach D über B: 2 Hops
C meldet dieselbe Entfernung zu D. Somit kann A D sowohl über B als auch über C in zwei Hops erreichen. Eine interne Auswahlstrategie entscheidet, welcher gleichwertige Weg eingetragen wird.
Dieses Beispiel erklärt nur ein vereinfachtes hopbasiertes Verfahren. Reale Routingprotokolle können andere Informationen und Metriken verwenden. Eine geringe Hopzahl ist deshalb nicht in jedem Verfahren automatisch die beste Route.
Routing von Switching und Firewallregeln unterscheiden
Routing, Switching und Zugriffskontrolle lösen verschiedene Aufgaben.
Ein klassischer Router verbindet unterschiedliche IP-Netze. Er arbeitet mit IP-Adressen und einer Routingtabelle. Ein klassischer Switch verbindet Geräte innerhalb eines lokalen Netzes. Er verwendet MAC-Adressen und eine MAC-Adresstabelle.
Ein Layer-3-Switch kann zusätzlich Routing übernehmen, etwa zwischen logisch getrennten VLANs. Deshalb ist nicht allein der Gerätename entscheidend, sondern die ausgeführte Funktion.
Auch Routing und Firewall sind nicht dasselbe:
- Routing bestimmt, wohin ein Paket weitergeleitet werden kann.
- Eine Firewallregel bestimmt, ob der betreffende Verkehr erlaubt ist.
Ist ein Ziel nicht erreichbar, kommen deshalb verschiedene Ursachen infrage: Eine Route kann fehlen oder auf den falschen nächsten Hop zeigen; ebenso kann eine Firewall die Kommunikation sperren. Ein sichtbarer Tunnel allein beweist ebenfalls nicht, dass eine passende Route zum Zielnetz vorhanden ist.
Ein Rechner erreicht einen Drucker in einem anderen VLAN nicht.
Eine sinnvolle Diagnose trennt zwei Fragen:
- Gibt es eine Route zwischen den beiden Netzen?
- Erlaubt die Firewall den gewünschten Verkehr?
Nur die erste Frage betrifft die Wegwahl. Eine vorhandene Route garantiert noch keine Erlaubnis durch die Firewall.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Routing
- Paketweiterleitung
- Ziel-IP im Paket-Header lesen
- passenden Tabelleneintrag suchen
- an nächsten Hop oder Interface senden
- Routingtabelle
- Zielnetz
- nächster Hop
- Metrik
- Standardroute
- Verwaltung
- statisch: manuell und überschaubar
- dynamisch: Austausch und Anpassung
- Abgrenzung
- Switch: MAC-basiert im lokalen Netz
- Firewall: erlaubt oder sperrt Verkehr
- Paketweiterleitung
Abschluss-Check
Du beherrschst den Kern des Routings, wenn du bei einem Paketweg nacheinander Ziel-IP, passenden Routeneintrag, nächsten Hop und verwendete Metrik erklären kannst.