Dynamische Routing-Protokolle: Optimierung der Netzwerkleistung

Routing: Auswahl und Identifizierung von Nachrichtenrouten

Routing ist die Funktion, die für die Auswahl der Routen von Nachrichten durch das Netzwerk verantwortlich ist. Es führt die Identifizierung der eindeutigen Geräte auf Netzwerkebene durch, was als Routing bezeichnet wird. Routing-Prozesse werden von speziellen Geräten durchgeführt, die Router genannt werden.

Routing-Tabellen: Netzwerktopologie-Karten

Router kennen den Standort der möglichen Empfänger der Nachrichten, da sie ihre eigenen "Karten" verwalten. Diese Karten sind Darstellungen der Netzwerktopologie, die in speziellen Tabellen gespeichert sind.

Statisches Routing: Manuelle Tabellenkonfiguration

Die Konfiguration der Router-Tabellen kann auf zwei Arten erfolgen. Statisches Routing besteht aus der manuellen Bearbeitung der Routing-Tabellen, um Routen einzuschließen, die sich nicht ändern. Diese Tabelleneinträge werden erstellt, wenn es nur eine Route zu einem Ziel gibt und sich diese eine Weile nicht ändern wird. Es ist auch nützlich für die Sicherheit, wenn Sie verhindern möchten, dass externe Benutzer detaillierte Informationen über den Zustand des Netzwerks erhalten, indem Sie die Informationsnachrichten abfangen, die Router senden, wenn dynamische Protokolle verwendet werden.

Dynamisches Routing: Automatische Tabellenaktualisierung

Dynamisches Routing besteht in der Aktivierung eines Routing-Protokolls, das das Senden von Routing-Informationen zwischen Geräten ermöglicht, um Tabellen mit dynamischen Einträgen zu erstellen. Die Tabelleneinträge sind dynamisch, d. h. sie ändern sich, wenn sich der Zustand des Netzwerks ändert. Dieser Mechanismus ist besser als statisches Routing, da er sehr aktuelle Informationen über den Zustand des Netzwerks enthält, wodurch das Routing effektiver und effizienter wird.

Beim dynamischen Routing ist es möglich, dass Router einerseits Routing-Tabellen mit Informationen über die besten Routen pflegen. Andererseits senden sie Informationen untereinander, um diese Tabellen zu ändern und zu aktualisieren, je nach dem Zustand des Netzwerks. Aus diesem Grund muss das dynamische Routing-Protokoll definieren, welche Arten von Nachrichten verwendet werden, um die Routing-Informationen zu aktualisieren, wie und wann sie gesendet werden.

Ziele dynamischer Routing-Protokolle

Dynamische Routing-Protokolle sind so konzipiert, dass sie eine Reihe von Zielen erfüllen:

• Auswahl der besten Route: Die Auswahl der besten Route kann anhand mehrerer Kriterien erfolgen: Entfernung oder Anzahl der Zwischengeräte zum Ziel, weniger überlastete Strecken, Verbindungen mit höherer Übertragungskapazität, zuverlässigere Routen usw.
• Einfachheit: Es ist wichtig, dass der Routing-Algorithmus einfach ist, damit der Router keine großen Anforderungen an Prozessor und Speicher stellt. Ein einfacher Algorithmus erleichtert auch das Wachstum des Netzwerks und vermeidet Verzögerungen bei der Übermittlung von Nachrichten.
• Robustheit: Das Routing-Protokoll muss in der Lage sein, alle Arten von unerwarteten oder unwahrscheinlichen Situationen zu bewältigen, um Blockaden oder Störungen in den Routern zu vermeiden.
• Geschwindigkeit: Wenn sich das Netzwerk ändert, neue Geräte und Kommunikationsverbindungen installiert werden oder einige ausfallen, ist es wichtig, dass das Routing-Protokoll die besten Routen in kürzester Zeit berechnet, um den Verlust von Nachrichten zu vermeiden. Dies wird erreicht, wenn der Algorithmus so schnell wie möglich den Zustand der Konvergenz erreicht, d. h. wenn alle Router im Netzwerk die besten Routen zu allen möglichen Zielen berechnet haben.
• Wachstum: Es ist wichtig, die Möglichkeiten des Routing-Algorithmus zu berücksichtigen, um sowohl in einem kleinen als auch in einem großen Netzwerk optimal zu funktionieren.

Eigenschaften dynamischer Routing-Protokolle

1. Metrik: Bewertung von Routen

Dynamische Routing-Protokolle bewerten jede Route zu potenziellen Zielen, um die beste in Bezug auf Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit zu ermitteln. Diese Bewertung sollte quantitativ sein, damit die Algorithmen die Routen vergleichen und entscheiden können, wohin die Informationen zu jedem Zeitpunkt gesendet werden sollen. Dieser Parameter wird als Metrik bezeichnet und ist ein numerischer Wert, den Router berechnen und an ihre Nachbarn weitergeben. Je niedriger der Metrikwert ist, desto besser wird die Route bewertet.

Die Berechnung der Metrik kann so einfach sein wie das Zählen der Anzahl der Zwischenrouter zwischen Quelle und Ziel oder so komplex wie die Bewertung der Übertragungsrate und des Überlastungsgrads einer Verbindung. Im Allgemeinen können dynamische Routing-Algorithmen die folgenden Parameter bei der Berechnung der Metrik berücksichtigen:

• Übertragungsgeschwindigkeit: Die Übertragungskapazität der Route in bps (Bits pro Sekunde).
• Verzögerung: Die Zeit, die die Nachricht benötigt, um ihr Ziel zu erreichen.
• Überlastung: Die Anzahl der Nachrichten, die über den Pfad fließen und von Zwischenroutern verarbeitet werden.
• Zuverlässigkeit: Bewertung der Nachrichten, die ihr Ziel erreichen, im Vergleich zu den verlorenen.
• Hops: Anzahl der Zwischenrouter zum Zielort.
• Kosten: Wird in Netzwerken verwendet, um die wirtschaftlichen Kosten für das Senden der Nachricht an ihr Ziel auszudrücken.

2. Lastenausgleich: Optimierung der Netzwerkauslastung

Die meisten dynamischen Routing-Protokolle erlauben mehrere Einträge in ihren Routing-Tabellen, die gleiche Ziele mit gleichen oder unterschiedlichen Metrikwerten angeben. Auf diese Weise kann ein symmetrischer Lastenausgleich erreicht werden, d. h. der Router sendet Nachrichten an dasselbe Ziel, jedoch über verschiedene Wege. Dies ermöglicht eine bessere Verteilung der Arbeitslast im Netzwerk und damit ein effizienteres Netzwerk.

RIP führt den Lastenausgleich nur dann durch, wenn die Wege zum gleichen Ziel die gleiche Metrik haben. IGRP hingegen ermöglicht den Lastenausgleich auch dann, wenn die Routen zum gleichen Ziel unterschiedliche Metriken haben, und berücksichtigt auch die Übertragungsgeschwindigkeit der Verbindungen.

3. Routing-Schleifen: Vermeidung von Nachrichtenverlusten

Bei Routing-Protokollen, die auf dem Distanzvektor basieren, kann es zu Situationen kommen, in denen Nachrichten denselben Router mehrmals durchlaufen, was als Schleifen bezeichnet wird. Diese Schleifen entstehen durch inkonsistente Einträge in den Routing-Tabellen, die auftreten, wenn das Netzwerk viel länger braucht, um seinen Konvergenzzustand zu erreichen.

Es ist nicht wünschenswert, Schleifen in einem Netzwerk zu erzeugen, da die Nachrichten auf unbestimmte Zeit im Kreis laufen. In dieser Situation ist es am besten, wenn einer der Router dies erkennt und die Nachricht verwirft. Damit Router Nachrichten, die in diese Schleifen geraten sind, erkennen und verwerfen können, müssen sie auch Informationen über die Anzahl der Hops haben, d. h. die Anzahl der Zwischenrouter, die sie durchlaufen haben, so dass sie verworfen werden können, wenn ein bestimmter Wert erreicht wird. Dieser Maximalwert sollte auf einen Wert gesetzt werden, der größer ist als die Anzahl der Hops, die zwischen den beiden am weitesten entfernten Orten im Netzwerk existieren.

4. Administrative Distanz: Priorisierung von Routing-Protokollen

In einer Netzwerkarchitektur ist es üblich, verschiedene Routing-Protokolle zu finden. Aus diesem Grund arbeiten viele Router mit mehreren Routing-Algorithmen gleichzeitig, sowohl statischen als auch dynamischen. Wenn ein Router gleichzeitig mit anderen Routing-Protokollen arbeitet, hat jedes seine eigenen Tabellen und seine eigenen Metriken, die anhand verschiedener Maßnahmen berechnet werden.

In dieser Situation ist es logisch, dass jedes Protokoll in seiner Tabelle die gleichen Datensätze findet, jedoch mit unterschiedlichen Metrikwerten. Das Problem, das sich stellt, ist, dass die Metriken verschiedener Protokolle, da sie mit unterschiedlichen Maßnahmen berechnet werden, nicht direkt vergleichbar sind. Um dieses Problem zu lösen, wird beim Vergleich von Routen zwischen verschiedenen Routing-Protokollen die administrative Distanz definiert, die den Wert der Zuverlässigkeit eines Protokolls angibt. Je kleiner dieser Wert ist, desto zuverlässiger ist ein Protokoll im Vergleich zu anderen, und in den meisten Fällen werden seine Routen gegenüber anderen bevorzugt.