Stell dir vor, du möchtest einen Brief von München nach Hamburg schicken. Der Brief landet zunächst beim lokalen Postamt in München. Von dort wird er zum nächsten größeren Verteilzentrum weitergeleitet, dann weiter nach Norden – Schritt für Schritt, von Station zu Station, bis er in Hamburg ankommt. Kein einzelnes Postamt kennt den kompletten Weg – jedes kennt nur den nächsten sinnvollen Schritt.
Genau so funktioniert Routing im Netzwerk. Ein Router ist das Gerät das Datenpakete zwischen verschiedenen Netzwerken weiterleitet – immer zum nächsten „Postamt", bis das Ziel erreicht ist. Ohne Routing wäre das Internet nicht möglich.
Während ein Switch Geräte innerhalb eines Netzwerks verbindet (Layer 2), verbindet ein Router verschiedene Netzwerke miteinander (Layer 3). Er arbeitet mit IP-Adressen statt MAC-Adressen und trifft seine Entscheidungen anhand der Routing-Tabelle.
Ein Router hat mindestens zwei Netzwerkschnittstellen (Interfaces) – jede in einem anderen Netzwerk. Er empfängt ein Paket auf einer Schnittstelle, prüft die Ziel-IP-Adresse, schlägt in seiner Routing-Tabelle nach und leitet das Paket über die passende Schnittstelle weiter.
Einfaches Beispiel – Router verbindet zwei Netzwerke:
Netzwerk A Netzwerk B
192.168.1.0/24 192.168.2.0/24
PC A1 ──┐ ┌── PC B1
PC A2 ──┤── Switch A ── [Router] ── Switch B ──┤── PC B2
PC A3 ──┘ eth0: 192.168.1.1 eth1: 192.168.2.1 └── PC B3
PC A1 (192.168.1.10) sendet Paket an PC B2 (192.168.2.20):
1. PC A1 erkennt: Ziel ist in anderem Netzwerk → sendet an Gateway 192.168.1.1
2. Router empfängt Paket auf eth0
3. Router prüft Routing-Tabelle: 192.168.2.0/24 → über eth1 erreichbar
4. Router leitet Paket über eth1 weiter
5. PC B2 empfängt das PaketDie Routing-Tabelle ist das Herzstück jedes Routers. Sie enthält Einträge die beschreiben über welche Schnittstelle welche Netzwerke erreichbar sind. Jeder Eintrag besteht aus:
Zielnetzwerk: Welches Netzwerk soll erreicht werden? (z.B. 192.168.2.0/24)
Next Hop: An welchen Router soll das Paket als nächstes gesendet werden? (oder „direkt verbunden")
Interface: Über welche Schnittstelle wird das Paket gesendet?
Metrik: Wie „gut" ist diese Route? (niedrigere Metrik = bevorzugte Route)
Beispiel einer Routing-Tabelle:
Zielnetzwerk Next Hop Interface Metrik
192.168.1.0/24 directly conn. eth0 0 ← direkt verbunden
192.168.2.0/24 directly conn. eth1 0 ← direkt verbunden
10.0.0.0/8 192.168.2.254 eth1 10 ← über anderen Router
0.0.0.0/0 192.168.1.254 eth0 100 ← Default RouteDer Eintrag 0.0.0.0/0 ist die Default Route – der „Auffangkorb" für alle Pakete deren Ziel in keinem anderen Eintrag der Tabelle steht. Sie zeigt auf das nächste Gateway, meist in Richtung Internet.
Wenn mehrere Einträge in der Routing-Tabelle auf eine Ziel-IP passen, wählt der Router immer den spezifischsten Eintrag – also den mit der längsten Präfixlänge. Das nennt man Longest Prefix Match.
Routing-Tabelle:
10.0.0.0/8 → Interface A
10.10.0.0/16 → Interface B
10.10.10.0/24 → Interface C
0.0.0.0/0 → Interface D (Default)
Ziel-IP: 10.10.10.5
→ Passt auf 10.0.0.0/8 (/8)
→ Passt auf 10.10.0.0/16 (/16)
→ Passt auf 10.10.10.0/24 (/24) ← längster Prefix → wird gewählt
→ Passt auf 0.0.0.0/0 (/0)
Ziel-IP: 10.20.0.1
→ Passt auf 10.0.0.0/8 (/8) ← längster passender Prefix → wird gewählt
→ Passt auf 0.0.0.0/0 (/0)Beim statischen Routing trägt ein Administrator die Routen manuell in die Routing-Tabelle ein. Der Router lernt keine Routen automatisch – er kennt nur was ihm explizit konfiguriert wurde.
Vorteile:
Einfach und vorhersehbar – der Administrator hat volle Kontrolle
Kein Overhead durch Routing-Protokolle
Gut für kleine, stabile Netzwerke geeignet
Nachteile:
Skaliert schlecht – bei vielen Netzwerken wird die manuelle Pflege aufwändig
Keine automatische Reaktion auf Ausfälle – fällt ein Pfad aus, wird das Paket trotzdem dorthin gesendet
Statische Route setzen (Linux):
ip route add 10.0.0.0/8 via 192.168.1.254
Statische Default Route:
ip route add default via 192.168.1.254
Routing-Tabelle anzeigen:
ip route showBeim dynamischen Routing tauschen Router automatisch Informationen über erreichbare Netzwerke aus und bauen ihre Routing-Tabellen selbstständig auf. Dafür werden Routing-Protokolle eingesetzt.
Vorteile:
Skaliert gut – auch in großen Netzwerken mit vielen Routern
Automatische Reaktion auf Ausfälle – Alternativrouten werden automatisch genutzt
Weniger manuelle Konfigurationsarbeit
Nachteile:
Overhead durch Routing-Protokoll-Traffic
Komplexer zu konfigurieren und zu debuggen
Protokoll | Typ | Einsatzbereich | Metrik |
|---|---|---|---|
RIP (Routing Information Protocol) | Kleine Netzwerke, veraltet | Hop Count (max. 15) | |
OSPF (Open Shortest Path First) | Mittlere bis große Netzwerke | Cost (Bandbreite) | |
BGP (Border Gateway Protocol) | Path Vector | Internet – zwischen Providern | AS-Path, Policies |
EIGRP (Enhanced IGRP) | Hybrid | Cisco-Netzwerke | Bandbreite + Delay |
Die zwei wichtigsten Konzepte bei dynamischen Routing-Protokollen:
Bei Distance Vector (z.B. RIP) kennt jeder Router nur seine direkten Nachbarn und teilt ihnen seine gesamte Routing-Tabelle mit. Router lernen Routen nur indirekt – sie wissen wie weit ein Ziel entfernt ist, aber nicht wie der genaue Weg dorthin aussieht. Vergleich: Du weißt dass Hamburg 700 km entfernt ist, aber nicht welche Autobahn du nimmst.
Bei Link State (z.B. OSPF) hat jeder Router eine vollständige Karte des gesamten Netzwerks. Alle Router tauschen Informationen über ihren direkten Verbindungsstatus aus und berechnen dann unabhängig voneinander den besten Pfad (Dijkstra-Algorithmus). Vergleich: Du hast ein vollständiges Straßennetz und berechnest selbst die schnellste Route.
Was passiert, wenn in der Routing-Tabelle für dasselbe Zielnetzwerk Einträge aus verschiedenen Quellen existieren – z.B. eine statische Route und eine OSPF-Route? Der Router entscheidet anhand der Administrative Distance (AD): Je niedriger der Wert, desto vertrauenswürdiger die Quelle.
Routenquelle | Administrative Distance |
|---|---|
Direkt verbunden | 0 |
Statische Route | 1 |
OSPF | 110 |
RIP | 120 |
Unbekannt / nicht erreichbar | 255 |
Jedes IP-Paket trägt einen TTL-Wert (Time to Live). Dieser Zähler wird bei jedem Router um 1 verringert. Erreicht der TTL-Wert 0, verwirft der Router das Paket und sendet eine ICMP-Fehlermeldung an den Absender zurück. Das verhindert, dass Pakete endlos im Netzwerk kreisen wenn z.B. eine Routing-Schleife entsteht.
TTL-Ablauf bei einer Routing-Schleife:
Paket startet mit TTL=64
→ Router A: TTL wird 63
→ Router B: TTL wird 62
→ Router C: TTL wird 61
...
→ Router X: TTL wird 0 → Paket wird verworfen
Router sendet "ICMP Time Exceeded" an AbsenderDas Werkzeug Traceroute nutzt diesen Mechanismus gezielt: Es sendet Pakete mit TTL=1, dann TTL=2, dann TTL=3 usw. – und erhält von jedem Router eine ICMP-Antwort. So lässt sich der vollständige Pfad eines Pakets durch das Netzwerk sichtbar machen.
Ein Router verbindet verschiedene Netzwerke und leitet Pakete anhand von IP-Adressen weiter (Layer 3)
Die Routing-Tabelle enthält Zielnetzwerk, Next Hop, Interface und Metrik für jede bekannte Route
Die Default Route (0.0.0.0/0) leitet alle Pakete ohne passenden Eintrag zum Standard-Gateway
Bei mehreren passenden Routen gewinnt immer der längste Prefix (Longest Prefix Match)
Statisches Routing: manuell konfiguriert, einfach, aber nicht selbst-heilend
Dynamisches Routing: Router lernen Routen automatisch über Protokolle wie RIP, OSPF oder BGP
Distance Vector (RIP) kennt nur Distanzen, Link State (OSPF) hat eine vollständige Netzwerkkarte
Die Administrative Distance entscheidet welche Routenquelle bevorzugt wird
Der TTL-Wert verhindert endlos kreisende Pakete bei Routing-Schleifen