Praktikum Rechnernetze und Kommunikationssysteme - Lehrstuhl ...

A Routing in IP-Netzwerken
A.1 Überblick
Router operieren in der Ebene 3 des OSI-Referenzmodells. Sie verbinden Netzwerke über die entspre-
chenden Netzwerkprotokolle. Sie ermöglichen die Zerlegung großer Netzwerke in kleinere Verwaltungsein-
heiten. Sie leiten Datenpakete der Netzwerkschicht weiter (forwarding) und treffen Entscheidungen über
Wegeauswahl und Erreichbarkeit zu anderen Netzwerken (routing). Der Router muß dafür die Adressie-
rungsstruktur in der Netzwerkschicht kennen. Er ist jedoch von der Data-Link-Schicht 2 unabhängig und
kann deswegen verschiedene Schicht-2-Welten (zum Beispiel Ethernet und Token Ring) miteinander ver-
binden. Ein Router unterscheidet sich u.a. von einer Bridge darin, dass die Bridge für die Netzwerkteilneh-
mer völlig transparent ist, während die Adresse eines Routers jedem Host im Netzwerk explizit bekannt
sein muß, wenn er dessen Dienste nutzen will. Ein Router bietet dabei eine höherwertige Dienstleistung als
eine Bridge: Er kann einen von mehreren potentiellen Wegen zur Weiterleitung der Daten aussuchen, wo-
bei er seine Entscheidung mit Hilfe von Parametern, wie zum Beispiel Übertragungszeiten, Knotenlast oder
auch nur einfach Knotenanzahl, trifft. Wie Router die Wegeentscheidung treffen, hängt wesentlich vom
konkreten Protokoll der Schicht 3 ab.
In den weiteren Ausführungen und im Experiment wird nur noch auf Router der TCP/IP-Welt eingegangen
(IP-Router). An dieser Stelle sei auf eine begriffliche Mehrdeutigkeit hingewiesen. In der (alten) TCP/IP-
Terminologie wurde die Bezeichnung Gateway, IP-Gateway oder Internet-Gateway für einen in der Schicht
3 arbeitenden IP-Router benutzt. Dies darf nicht mit den Applikations-Gateways der Schicht 7 (nach OSI)
verwechselt werden. Diese ursprüngliche TCP/IP-Terminologie ist auch noch in neuerer Literatur bekannter
Hersteller zu finden [IBM91].
A.2 IP-Router
Ein wesentlicher Mechanismus eines IP-Routers ist das IP-Protokoll. Praktisch sind hierin alle notwendigen
(Routing-) Funktionen zur Verbindung zweier Netzwerke enthalten. Dies bedeutet, dass jeder Host mit ei-
ner minimalen IP-Implementation praktisch auch als Router arbeiten kann. Dies ist aber sicherlich die Aus-
nahme, da ein vollwertiger Router noch einige weitere Spezialprotokolle (Routingprotokolle) der TCP/IP-
Familie beherrschen sollte. Erst aufgrund dieser Router-Router-Protokolle können dann Routing-
Informationen verwaltet und fundierte Wegentscheidungen getroffen werden. In einigen Quellen wird sogar
(mit Begründung) davon abgeraten, normale IP-Hosts als Router zu benutzen. An dieser Stelle sei nur auf
[Com88, S.85] verwiesen. Weiterhin ist auch ein Blick in den Nachfolgeband [Com91, S.81ff] sehr zu emp-
fehlen, da hier eine vollständige Implementation des IP-Routing-Algorithmus in C gezeigt wird. In verschie-
denen Literaturquellen wird mit dem Begriff Router bzw. Gateway überhaupt nur die Behandlung der spe-
ziellen Router-to-Router-Protokolle verbunden [Ben88, Sei88].
Die grundlegende Eigenschaft eines Routers besitzen alle IP-Implementationen [IBM91]: