Routing-Protokolltypen: Statisch, Dynamisch, IP, CISCO

By: Bryce Leo Bryce Leo
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⚡ Intelligente Zusammenfassung

Routing-Protokolle sind die Regeln, die Router verwenden, um Erreichbarkeitsinformationen auszutauschen und Routing-Tabellen zu erstellen, damit Pakete den besten Weg durch Netzwerke nehmen können, entweder durch statische Routen oder durch dynamische Distanzvektor-, Link-State- und Hybridmethoden wie RIP, OSPF und BGP.

  • 🧭 Definition: Routingprotokolle aktualisieren Routingtabellen, damit sich die Router darüber einigen, wie jedes Ziel erreicht werden kann.
  • 🗺️ Statisch vs. dynamisch: Statische Routen werden manuell festgelegt, während sich dynamische Protokolle bei Änderungen der Verbindungen automatisch anpassen.
  • 📡 Distanzvektor: RIP und IGRP senden ihre vollständigen Routingtabellen zeitgesteuert an ihre Nachbarn.
  • 💡 Verbindungsstatus: OSPF und IS-IS bilden die gesamte Topologie ab und führen Berechnungen des kürzesten Pfades durch.
  • 🌍 Externe Verlegung: BGP verbindet autonome Systeme und sorgt dafür, dass das globale Internet erreichbar bleibt.
  • 🤖 KI-Unterstützung: KI-Tools analysieren Routing-Telemetriedaten, um Überlastungen vorherzusagen und Fehlkonfigurationen zu erkennen.
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Arten von Routing-Protokollen in Netzwerken

Was sind Routing-Protokolle?

Routingprotokolle sind die definierten Regeln, die Router zur Kommunikation zwischen Quelle und Ziel verwenden. Sie übertragen die Daten selbst nicht, sondern aktualisieren lediglich die Routingtabelle, die die Pfadinformationen enthält.

Routingprotokolle legen außerdem fest, wie Router miteinander kommunizieren und ermöglichen es dem Netzwerk, Routen zwischen beliebigen zwei Knoten in einem Computernetzwerk auszuwählen.

Arten von Routing-Protokollen

Es gibt im Wesentlichen zwei Arten von Netzwerk-Routing-Protokollen:

  • Statisch
  • Dynamisch

Das folgende Diagramm zeigt, wie Routing-Protokolle in statische und dynamische Kategorien eingeteilt werden, sowie die wichtigsten dynamischen Protokolle jeder Kategorie:

Klassifizierung statischer und dynamischer Routing-Protokolle einschließlich RIP, IGRP, OSPF, EIGRP und BGP

Statische Routing-Protokolle

Statische Routing-Protokolle kommen zum Einsatz, wenn ein Administrator den Pfad vom Quell- zum Zielnetzwerk manuell festlegt. Dieser Ansatz bietet eine höhere Netzwerksicherheit.

Vorteile

  • Keine zusätzliche Belastung für die Router-CPU.
  • Keine ungenutzte Bandbreite zwischen den Links.
  • Nur der Administrator kann Routen hinzufügen.

Nachteile

  • Der Administrator muss wissen, wie jeder Router verbunden ist.
  • Für große Netzwerke ist dies keine ideale Option, da sie sehr zeitaufwändig ist.
  • Wenn eine Verbindung ausfällt, bricht das gesamte Netzwerk zusammen, was bei großen Netzwerken nicht praktikabel ist.

Dynamische Routing-Protokolle

Dynamische Routing-Protokolle sind eine weitere wichtige Art von Routing-Protokollen. Sie helfen Routern, Informationen von verbundenen Routern automatisch in ihre Routing-Tabellen einzutragen. Diese Protokolle senden außerdem Topologie-Aktualisierungen, sobald sich die Netzwerkstruktur ändert.

Vorteile

  • Einfacher zu konfigurieren, auch in größeren Netzwerken.
  • Sie können dynamisch eine andere Route wählen, wenn eine Verbindung ausfällt.
  • Sie helfen Ihnen dabei, den Datenverkehr auf mehrere Verbindungen gleichmäßig zu verteilen.

Nachteile

  • Updates werden zwischen Routern ausgetauscht und verbrauchen daher Bandbreite.
  • Routing-Protokolle belasten die CPU und den Arbeitsspeicher des Routers zusätzlich.

Distance Vector Routing Protocol (DVR)

Distance-Vector-Protokolle geben ihre Routing-Tabelle in bestimmten Zeitabständen an jeden direkt verbundenen Nachbarn weiter, was viel Bandbreite verbraucht und nur langsam zur Konvergenz führt.

Beim Distance-Vector-Routingprotokoll müssen alle Routingtabellen mit den neuen Informationen aktualisiert werden, wenn eine Route nicht mehr verfügbar ist.

Vorteile

  • Aktualisierungen des Netzwerks werden regelmäßig ausgetauscht und stets öffentlich bekannt gegeben.
  • Das Protokoll vertraut den von benachbarten Routern empfangenen Routing-Informationen.

Nachteile

  • Da Routinginformationen periodisch ausgetauscht werden, entsteht unnötiger Datenverkehr, der die verfügbare Bandbreite verbraucht.

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Internet-Routing-Protokolle

Im Folgenden werden die Protokolltypen beschrieben, die Datenpaketen helfen, ihren Weg durch das Internet zu finden. Jeder von ihnen gehört zu den oben beschriebenen Kategorien Distanzvektor-, Link-State- oder Hybridprotokolle.

Routing-Informationsprotokoll (RIP)

RIP wird sowohl in LAN- als auch in WAN-Netzwerken eingesetzt und läuft auf der Anwendungsschicht. OSI-ModellEs existieren zwei Versionen von RIP:

  • RIPv1
  • RIPv2

Die ursprüngliche Version, RIPv1, bestimmt Netzwerkpfade anhand der Ziel-IP-Adresse und der Anzahl der Hops auf dem Weg. RIPv1 interagiert mit dem Netzwerk, indem es seine IP-Tabelle an alle mit dem Netzwerk verbundenen Router sendet.

RIPv2 ist etwas ausgefeilter, da es seine Routingtabelle an eine Multicast-Adresse sendet, anstatt sie per Broadcast zu verbreiten.

Interior Gateway Routing Protocol (IGRP)

IGRP ist ein von Cisco entwickeltes distanzvektorbasiertes Interior Gateway Protocol. Es wurde eingeführt, um die Einschränkungen von RIP zu überwinden. Zu den verwendeten Metriken gehören Auslastung, Bandbreite, Verzögerung, MTU und Zuverlässigkeit. IGRP dient dem Austausch von Routing-Daten innerhalb eines autonomen Systems.

Dieses Protokoll eignet sich für größere Netzwerke, da es alle 90 Sekunden sendet und eine maximale Hop-Anzahl von 255 unterstützt. Es verhindert Routing-Schleifen, indem es sich bei Routenänderungen automatisch aktualisiert, und es kann den Datenverkehr über Pfade mit gleichen oder ungleichen Metrikkosten verteilen.

Link State Routing-Protokoll

Link-State-Protokolle verfolgen einen einzigartigen Ansatz zur Ermittlung des optimalen Routing-Pfades. Bei diesem Protokoll wird die Route anhand der Geschwindigkeit des Pfades zum Ziel und der Ressourcenkosten berechnet.

Routingprotokolltabellen

Ein Link-State-Routing-Protokoll verwaltet die drei unten aufgeführten Tabellen:

  • Nachbartisch: Diese Tabelle enthält nur Informationen über die Nachbarn des Routers – beispielsweise über die Router, mit denen eine Nachbarschaftsbeziehung besteht.
  • Topologietabelle: In dieser Tabelle werden Informationen über die gesamte Topologie gespeichert – beispielsweise sowohl die beste als auch die alternative Route zu einem bestimmten beworbenen Netzwerk.
  • Routing-Tabelle: Diese Tabelle enthält alle besten Routen zum beworbenen Netzwerk.

Vorteile

  • Das Protokoll verwaltet separate Tabellen sowohl für die beste Route als auch für die Ausweichrouten und verfügt daher über mehr Kenntnisse des Netzwerks als jedes Distanzvektor-Routing-Protokoll.
  • Es werden ereignisgesteuerte Aktualisierungen verwendet, um unnötige Bandbreite zu vermeiden.
  • Teilaktualisierungen werden nur bei einer Topologieänderung ausgelöst, sodass nicht die gesamte Routingtabelle ausgetauscht werden muss.

Exterior Gateway Protocol (EGP)

EGP ist ein Protokoll zum Datenaustausch zwischen benachbarten Gateway-Hosts innerhalb autonomer Systeme. Es ermöglicht Routern, Informationen über verschiedene Domänen hinweg auszutauschen, darunter bekannte Router, Netzwerkadressen, Routenkosten und benachbarte Geräte.

Erweitertes Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP)

EIGRP ist ein hybrides Routing-Protokoll, das Merkmale von Distanzvektor- und Link-State-Routing-Protokollen vereint. Es routet dieselben Protokolle wie IGRP und verwendet dabei dieselben zusammengesetzten Metriken, wodurch das Netzwerk den besten Pfad zu einem Ziel auswählen kann.

Öffnen Sie den kürzesten Weg zuerst (OSPF)

Open Shortest Path First (OSPF) ist ein Link-State-IGP, das speziell für IP-Netzwerke entwickelt wurde und die Shortest Path First (SPF)-Methode verwendet.

OSPF verwaltet Datenbanken, die die Topologie des Netzwerks detailliert beschreiben. Es verwendet den Dijkstra-Algorithmus zur Berechnung kürzester Pfade, um Netzwerkpfade bei Änderungen der Topologie neu zu berechnen. Zudem ist es sicher, da es Protokolländerungen authentifizieren und so die Daten schützen kann.

Hier einige der wichtigsten Unterschiede zwischen den Routing-Protokollen Distance Vector und Link State:

Distanzvektor Verbindungsstatus
Das Distance Vector-Protokoll sendet die gesamte Routing-Tabelle. Das Link-State-Protokoll sendet nur Link-State-Informationen.
Es ist anfällig für Routing-Schleifen. Es ist weniger anfällig für Routing-Schleifen.
Updates werden manchmal per Broadcast gesendet. Es verwendet ausschließlich die Multicast-Methode für das Routing von Aktualisierungen.
Es ist einfach zu konfigurieren. Es ist schwieriger zu konfigurieren.
Es kennt die Netzwerktopologie nicht. Es kennt die gesamte Topologie.
Beispiele: RIP, IGRP. Beispiele: OSPF, IS-IS.

Zwischensystem-zu-Zwischensystem (IS-IS)

IS-IS ist ein Cisco-Routingprotokoll, das im Internet zum Senden verwendet wird IP-Routing Information. Es besteht aus einer Reihe von Komponenten, darunter Endsysteme, Zwischensysteme, Bereiche und Domänen.

Im Rahmen des IS-IS-Protokolls werden Router in Gruppen, sogenannte Bereiche, organisiert, und mehrere Bereiche werden zu einer Domäne zusammengefasst.

Border Gateway Protocol (BGP)

BGP ist das letzte Routing-Protokoll auf dieser Liste und dasjenige, das das Internet am Laufen hält. Es wird als Distanzpfadvektorprotokoll (DPVP) klassifiziert.

Dieses Protokoll sendet aktualisierte Routertabellendaten nur bei Änderungen. Topologieänderungen werden nicht automatisch erkannt, daher muss BGP manuell konfiguriert werden.

Was ist der Zweck von Routing-Protokollen?

Routing-Protokolle werden aus folgenden Gründen benötigt:

  • Sie ermöglichen die optimale Pfadauswahl.
  • Sie bieten schleifenfreies Routing.
  • Sie ermöglichen eine schnelle Konvergenz.
  • Sie minimieren den Aktualisierungsverkehr.
  • Sie sind einfach zu konfigurieren.
  • Sie passen sich Veränderungen an.
  • Sie erreichen eine beträchtliche Größe.
  • Sie bleiben mit bestehenden Hosts und Routern kompatibel.
  • Sie unterstützen Subnetzmasken variabler Länge.

Klassisch vs. Klassenlose Routing-Protokolle

Hier die wichtigsten Unterschiede zwischen diesen beiden Familien von Routing-Protokollen:

Klassische Routing-Protokolle Klassenlose Routing-Protokolle
Classful-Routingprotokolle senden niemals Subnetzmaskendetails während Routing-Aktualisierungen. Classless-Routing-Protokolle können während Routing-Aktualisierungen IP-Subnetzmaskeninformationen senden.
RIPv1 und IGRP sind klassenbasierte Protokolle, da sie keine Subnetzmaskeninformationen enthalten. RIPv2, OSPF, EIGRP und IS-IS sind klassenlose Protokolle, da sie Subnetzmaskeninformationen in ihren Aktualisierungen mitführen.

Vergleich von RIP, IGRP, OSPF und EIGRP

Die folgende Tabelle fasst die Unterschiede der gängigsten Routing-Protokolle zusammen:

Eigenschaften RIPv1 RIPv2 IGRP OSPF EIGRP
Klassenmäßig/Klassenlos Klasse Klassenlos Klasse Klassenlos Klassenlos
Metrisch Hops Hops Zusammengesetzt Bandbreite (Kosten) Zusammengesetzt (Bandbreite, Verzögerung)
Regelmäßige Aktualisierung 30 Sekunden 30 Sekunden 90 Sekunden Keine Präsentation Keine (ausgelöst)
Werbeadresse 255.255.255.255 224.0.0.9 255.255.255.255 224.0.0.5 / 224.0.0.6 224.0.0.10
Kategorie Distanzvektor Distanzvektor Distanzvektor Verbindungsstatus Hybrid
Standardmäßige administrative Distanz 120 120 100 110 90

Häufig gestellte Fragen

Ein geroutetes Protokoll wie IP transportiert Benutzerdaten. Ein Routing-Protokoll wie OSPF oder RIP transportiert keine Benutzerdaten – es tauscht Erreichbarkeitsinformationen aus, damit Router die Tabellen erstellen, die das geroutete Protokoll weiterleiten.

Verschiedene Protokolle verwenden unterschiedliche Metriken. RIP verwendet die Anzahl der Hops, OSPF die Kosten anhand der Bandbreite, und IGRP sowie EIGRP verwenden eine Kombination aus Bandbreite, Verzögerung, Auslastung und Zuverlässigkeit. Die Route mit der niedrigsten Metrik wird bevorzugt.

Die administrative Distanz gibt an, wie vertrauenswürdig eine Routingquelle ist, wenn mehrere Protokolle eine Route zum selben Netzwerk anbieten. Der niedrigere Wert gewinnt: EIGRP hat einen Wert von 90, OSPF von 110 und RIP von 120.

Konvergenz bezeichnet die Zeit, die benötigt wird, bis sich alle Router nach einer Änderung, wie beispielsweise dem Ausfall einer Verbindung, auf die Netzwerktopologie geeinigt haben. Link-State-Protokolle wie OSPF konvergieren schneller als Distanzvektor-Protokolle wie RIP.

Ein autonomes System (AS) ist eine Gruppe von Netzwerken unter einer gemeinsamen administrativen Kontrolle mit einer gemeinsamen Routing-Richtlinie. Interne Protokolle wie OSPF laufen innerhalb eines AS, während BGP den Datenverkehr zwischen verschiedenen autonomen Systemen routet.

Moderne Routing-Protokolle unterstützen Authentifizierung, sodass Router Aktualisierungen nur von vertrauenswürdigen Nachbarn akzeptieren. OSPF, EIGRP und BGP können MD5- oder SHA-Schlüssel verwenden, um gefälschte Routenankündigungen zu blockieren, die den Datenverkehr abfangen oder unterdrücken könnten.

KI und maschinelles Lernen analysieren Routing-Telemetriedaten, um Überlastungen vorherzusagen, Fehlkonfigurationen zu erkennen und optimale Pfade in softwaredefinierten Netzwerken vorzuschlagen. Sie können den Datenverkehr proaktiv umleiten, wobei größere Änderungen vor der Produktivsetzung weiterhin von Ingenieuren überprüft werden.

GitHub-Copilot Kann Router-Konfigurations-Snippets und Automatisierungsskripte für OSPF, EIGRP oder BGP erstellen. Testen Sie die generierten Befehle immer zuerst in einer Testumgebung, da eine fehlerhafte Netzwerkanweisung den laufenden Datenverkehr blockieren kann.

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