Einführung in das Routing
Die ganze Welt wird digitalisiert und über das Netzwerk verbunden. Pakete, die die atomare Informationseinheit in paketvermittelten Kommunikationsnetzen darstellen, werden zwischen den Knoten ausgetauscht (ein Knoten kann ein Endgerät, ein Router oder ein Datenerzeugungsgerät sein usw.). Das Übertragen dieser Informationspakete von ihrem Quellknoten zu dem Zielknoten mit einem oder mehreren dazwischen liegenden Sprüngen entlang des optimalsten Pfades wird als "Routing" bezeichnet. Router und Switches sind die zu diesem Zweck verwendeten Geräte, die mit den Routing-Protokollen und -Algorithmen arbeiten, mit denen sie konfiguriert sind. Das Routing der Pakete wird von der L3-Schicht oder der Netzwerkschicht des OSI-Referenzmodells übernommen.
Wie läuft es ab?
Wenn ein Paket in das Netzwerk eingeführt und von einem der Router empfangen wird, liest es die Header des Pakets, um das Ziel zu verstehen, und überprüft seine Routing-Tabelle, die mit Routing-Metriken markiert ist, um zu sehen, was die nächstbeste Hoffnung für das Paket wäre, optimal zu sein das Ziel erreichen. Dann schiebt es das Paket zum nächsten Knoten und der obige Prozess wird auch am neuen Knoten wiederholt, bis das Paket den Zielknoten erreicht.
Routing-Metriken -
Routing-Tabellen enthalten Informationen darüber, welche Paketvermittlung auf dem optimalsten Pfad stattfindet. Und diese Informationen sind verschiedene Metriken oder Variablen, nach denen die Routing-Algorithmen suchen und dann ihren Pfad bestimmen. Die Standardmetriken umfassen:
- Pfadlänge - Der Administrator weist jedem Pfad (zwischen zwei Knoten) Kosten zu. Die Pfadlänge ist die Summe aller Pfadkosten. Der Pfad mit der geringeren Pfadlänge wird als optimalster Pfad ausgewählt.
- Verzögerung - Dies ist die Zeit, die das Paket benötigt, um von der Quelle zum Ziel zu gelangen. Dies hängt von vielen Faktoren wie der Netzwerkbandbreite, der Anzahl der Zwischenknoten, der Überlastung der Knoten usw. ab. Je früher die Übertragung, desto besser die Dienstgüte (Quality of Service, QoS).
- Bandbreite - Dies bezieht sich auf die Datenmenge, die ein Link über ihn übertragen kann. Normalerweise pachtet das Unternehmen die Netzwerkleitung, um eine höhere Verbindung und Bandbreite zu erzielen.
- Laden - Laden bezieht sich auf den Datenverkehr, den ein Router oder eine Verbindung verarbeitet. Die unausgeglichene oder nicht behandelte Last kann zu einer Überlastung und einer geringeren Rate von Übertragungspaketverlusten führen.
- Kommunikationskosten - Dies sind die Betriebskosten, die dem Unternehmen durch das Senden der Pakete auf der Standleitung zwischen den Knoten entstehen.
- Ausfallsicherheit und Zuverlässigkeit - Dies bezieht sich auf die Fehlerbehandlungskapazität des Routers und die Routing-Algorithmen. Wenn einige Knoten im Netzwerk ausfallen, zeigt uns die Ausfallsicherheits- und Zuverlässigkeitsmessung, wie gut die anderen Knoten mit dem Verkehr umgehen können.
Arten des Routings
Es gibt zwei Arten-
- Statisches Routing - Dies ist die Art des Routings, bei der der optimale Pfad zwischen allen möglichen Quellen- und Zielpaaren im angegebenen Netzwerk vordefiniert und in die Routingtabelle der Router des Netzwerks eingespeist wird.
Vorteile -
- Es gibt keinen CPU-Overhead für die Router, um den nächsten Hop für das Paket zu bestimmen, da die Pfade vordefiniert sind.
- Dies bietet eine höhere Sicherheit, da der Administrator über die Berechtigungen für den Paketfluss entlang eines definierten Pfads autonom ist.
- Zwischen den Routern wird keine Bandbreite verwendet (für Aufgaben wie das Aktualisieren der Routingtabelle usw.).
Nachteile
- Bei einer größeren Netzwerktopologie ist es für den Administrator schwierig, einen optimalen Pfad aus allen möglichen Kombinationen von Quell- und Zielknoten zu ermitteln und vorab zu definieren.
- Der Administrator sollte mit den Konzepten von Netzwerken und Topologie vertraut sein. Der Übergang zu einem neuen Administrator würde viel Zeit in Anspruch nehmen, um die definierten Topologien und Richtlinien zu verstehen.
- Dynamisches Routing - Mit diesem Typ kann der Router das Netzwerk anhand von Protokollen wie OSPF (Open Shortest Path First) und RIP (Routing Information Protocol) erkennen, die Routing-Tabelle selbst aktualisieren und effektiv den Pfad festlegen, dem das eingehende Paket folgen muss sein Ziel erreichen.
Vorteile
- Dies ist einfach zu konfigurieren.
- Es wäre effizient, ein entferntes Netzwerk zu erkennen und dort das Routing auszuführen.
Nachteile -
- Wenn einer der Router im Netzwerk, der dynamische Routings implementiert, Änderungen feststellt oder ein Update generiert, sendet er ein Broadcast an alle Knoten. Somit wird eine höhere Menge an Bandbreite verbraucht.
- Es ist relativ weniger sicher als statisch.
Arten von Routing-Algorithmen
Es gibt zwei Arten von Algorithmen:
- Adaptiv - Die Routen werden dynamisch basierend auf den Änderungen in der Netzwerktopologie festgelegt.
- Distance Vector Routing - Bei diesem Algorithmus verwaltet jeder Router eine Routing-Tabelle, die einen Eintrag für jeden Router im Netzwerk enthält. Diese Einträge werden regelmäßig aktualisiert. Dies wird auch als Bellman-Ford-Algorithmus bezeichnet. Ursprünglich war dies der ARPANET-Algorithmus.
- Link State Routing - LSR erkennt die Nachbarn, misst die Kosten für jeden Nachbarn, erstellt die Pakete und sendet sie auf dem berechneten kürzesten Weg.
- Nicht adaptiv - Die Routen werden statisch von den Routern festgelegt.
- Flooding - Hiermit senden Sie die Pakete an jeden anderen benachbarten Router und diese wiederum an denselben und über einen bestimmten Pfad erreicht das Paket sein Ziel. Dies dupliziert die Pakete, aber die Zuverlässigkeit ist bei einer Art von Routing sehr hoch. Dies wird hauptsächlich in Verteidigungsnetzwerken, verteilten Datenbanken, drahtlosen Netzwerken und zum Auffüllen der Routingtabellen verwendet.
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Fazit
Grundsätzlich ist Routing die primäre Aktion in einem Computernetzwerk, die Daten von der Quelle zum Ziel überträgt. Es wird auch manipuliert, um Dinge wie Überlastungskontrolle und Lastausgleich zu tun. Die Leistung und Effizienz des Routers wird durch die Art des verwendeten Routings, den verwendeten Routing-Algorithmus und auch durch andere Routing-Metriken bestimmt.
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