Kapitel 4: Dynamische Routing-Protokolle im Überblick

Kapitel 4: Grundlagen dynamischer Routing-Protokolle

1. Wichtige Design-Merkmale von IGRP

• IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) berücksichtigt Bandbreite, Verzögerung (Delay), Auslastung (Load) und Zuverlässigkeit (Reliability), um eine zusammengesetzte Metrik zu erstellen.
• Standardmäßig sendet es alle 90 Sekunden Broadcast-Routing-Updates.
• IGRP ist der Vorgänger von EIGRP und gilt heute als veraltet (obsolete).

2. Hauptmerkmale von EIGRP

• EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol) ermöglicht Lastverteilung (Load Balancing) auch über Pfade mit unterschiedlichen Kosten.
• Es verwendet den Diffusing Update Algorithm (DUAL) zur Berechnung des kürzesten Weges und zur Gewährleistung schleifenfreier Pfade.
• Im Gegensatz zu RIP und IGRP sendet EIGRP keine regelmäßigen vollständigen Updates. Routing-Updates (triggered updates) werden nur bei Änderungen in der Topologie gesendet und sind partiell.

3. Funktionsweise des Routing-Algorithmus

Der grundlegende Zweck eines Routing-Algorithmus besteht darin, die besten Pfade zu Zielnetzwerken zu berechnen. Diese Informationen werden dann an benachbarte Router weitergegeben und in der lokalen Routing-Tabelle installiert.

4. Zusätzliche Timer für RIP (Überblick)

RIP (Routing Information Protocol) verwendet mehrere Timer, um die Aktualität der Routing-Informationen zu gewährleisten und Probleme wie Routing-Schleifen zu behandeln. Die drei wesentlichen Timer sind:

• Invalid-Timer (siehe Punkt 10)
• Flush-Timer / Purge-Timer (siehe Punkt 11)
• Hold-down-Timer / Waiting-Timer (siehe Punkt 12)

5. Was ist eine Routing-Schleife?

Eine Routing-Schleife ist ein Zustand im Netzwerk, bei dem ein Datenpaket kontinuierlich zwischen zwei oder mehreren Routern hin- und hergeleitet wird, ohne jemals sein eigentliches Zielnetzwerk zu erreichen. Dies führt zu Paketverlusten und unnötiger Netzwerkauslastung.

6. Distanzvektor-Protokolle

Distanzvektor-Routing-Protokolle (Distance Vector) leiten ihren Namen davon ab, dass Routen als Vektoren von „Distanz“ (Metrik, z.B. Hop Count) und „Richtung“ (nächster Hop-Router) zu einem Zielnetzwerk bekannt gegeben werden. Jeder Router sendet seine gesamte Routing-Tabelle an seine direkten Nachbarn.

7. Ziele des Routing-Algorithmus

• Austausch von Routing-Informationen mit anderen Routern im Netzwerk.
• Berechnung der optimalen Pfade zu allen bekannten Zielnetzwerken basierend auf den erhaltenen Informationen und der konfigurierten Metrik.
• Installation und Wartung der besten Routen in der Routing-Tabelle.

8. Merkmale von Routing-Protokollen

• Konvergenzzeit: Die Zeit, die alle Router im Netzwerk benötigen, um sich nach einer Topologieänderung auf eine neue, konsistente Sicht des Netzwerks zu einigen.
• Skalierbarkeit: Die Fähigkeit des Protokolls, in großen und komplexen Netzwerken effizient zu funktionieren, ohne übermäßige Ressourcen (CPU, Speicher, Bandbreite) zu beanspruchen.
• Klassenlos (Classless) vs. Klassenbasiert (Classful): Klassenlose Protokolle unterstützen Variable Length Subnet Masking (VLSM) und Classless Inter-Domain Routing (CIDR), während klassenbasierte Protokolle dies nicht tun und Subnetzmasken nicht in Updates mitsenden.

9. Auslöser für Aktualisierungen der Routing-Tabelle

Routing-Tabellen müssen dynamisch aktualisiert werden, wenn Änderungen in der Netzwerktopologie auftreten. Typische Auslöser sind:

• Ausfall einer Verbindung (Link Failure).
• Hinzufügen einer neuen Verbindung oder Inbetriebnahme eines neuen Routers.
• Ausfall eines Routers.

10. Invalid-Timer (Ungültigkeits-Timer)

Der Invalid-Timer legt fest, wie lange ein Router auf ein Update für eine bestimmte Route wartet, bevor er diese als ungültig (invalid) markiert. Wenn innerhalb dieses Zeitraums (z.B. bei RIP standardmäßig 180 Sekunden) keine Aktualisierung für eine Route empfangen wird, geht der Router davon aus, dass die Route nicht mehr erreichbar ist. Die Route wird jedoch noch nicht aus der Routing-Tabelle entfernt, sondern als potenziell ausgefallen gekennzeichnet und ihre Metrik oft auf einen unendlichen Wert gesetzt.

11. Flush-Timer (Purge-Timer)

Der Flush-Timer (auch Purge-Timer genannt, bei RIP standardmäßig 240 Sekunden) startet, nachdem eine Route durch den Invalid-Timer als ungültig markiert wurde. Wenn während der Dauer des Flush-Timers keine Korrektur oder Bestätigung der Route erfolgt, wird die Route endgültig aus der Routing-Tabelle entfernt (purged oder flushed). Dieser Timer muss länger sein als der Invalid-Timer.

12. Hold-down-Timer (Warte-Timer)

Ein Hold-down-Timer (bei RIP standardmäßig 180 Sekunden) wird aktiviert, wenn ein Router darüber informiert wird, dass eine zuvor erreichbare Route nun unerreichbar ist oder eine signifikant schlechtere Metrik hat. Während der Hold-down-Periode ignoriert der Router alle neuen Informationen über diese spezielle Route, die eine gleichwertige oder schlechtere Metrik als die ursprüngliche (vor dem Ausfall) aufweisen. Dies dient dazu, die Verbreitung von potenziell falschen Routing-Informationen zu verlangsamen und Routing-Schleifen zu verhindern, während das Netzwerk konvergiert.

13. EIGRP-Updates

• EIGRP sendet keine periodischen, vollständigen Routing-Tabellen-Updates wie z.B. RIP.
• Updates (triggered updates) werden nur gesendet, wenn eine Änderung in der Netzwerktopologie auftritt. Diese Updates sind partiell und gebunden, d.h. sie enthalten nur Informationen über die geänderten Routen und werden nur an die betroffenen Nachbarn gesendet.

14. Merkmale von RIPv1

• Klassenbasiertes (classful) Distanzvektor-Routing-Protokoll.
• Unterstützt kein VLSM oder CIDR.
• Sendet Routing-Updates als Broadcast (an 255.255.255.255) alle 30 Sekunden.
• Verwendet als Metrik ausschließlich den Hop Count (maximale Hop-Anzahl ist 15, 16 gilt als unerreichbar).
• Implementiert Mechanismen zur Schleifenvermeidung wie Split Horizon und Route Poisoning.
• Unterstützt keine Authentifizierung von Routing-Updates.

15. Merkmale von RIPv2

• Klassenloses (classless) Distanzvektor-Routing-Protokoll.
• Unterstützt Variable Length Subnet Masking (VLSM) und CIDR, da die Subnetzmaske in den Updates mitgesendet wird.
• Verwendet Multicast-Adressen (224.0.0.9) für Routing-Updates, was die Netzwerklast im Vergleich zu Broadcast reduziert.
• Unterstützt Authentifizierung (Klartext und MD5) für Routing-Updates zur Erhöhung der Sicherheit.
• Verwendet ebenfalls Hop Count als Metrik (Maximum 15 Hops).

16. Weitere EIGRP-Merkmale

• Fortschrittliches Distanzvektor-Protokoll (manchmal auch als Hybrid-Protokoll bezeichnet).
• Schnelle Konvergenzzeiten dank des DUAL-Algorithmus und der Verwendung von Feasible Successors (Backup-Routen).
• Unterhält eine Nachbarschaftstabelle, eine Topologie-Tabelle (enthält alle von Nachbarn gelernten Routen, nicht nur die besten) und eine Routing-Tabelle (enthält die besten Routen zum Ziel).
• Unterstützt ungleiches Kosten-Load-Balancing (unequal cost load balancing).
• Verwendet das Reliable Transport Protocol (RTP) für die garantierte Zustellung von EIGRP-Paketen.
• Protokollabhängige Module (PDMs) ermöglichen die Unterstützung verschiedener Netzwerkprotokolle (z.B. IP, IPX, AppleTalk).