Inhaltsverzeichnis

1.  Einführung.  3

2.  Was ist Routing?  4

3.  Arbeitsweise von Routern  6

3.1.  Routingtabellen.  6

3.2.  statisches Routing  7

3.3.  dynamisches Routing  7

3.4.  Routing Protokolle  8

3.4.1.  IGRP  8

3.4.2.  RIP  8

3.4.3.  OSPF  9

3.4.4.  BGP  9

3.4.5.  NLSP.  9

4.  Hardware Router.  10

5.  Software Router  11

5.1.  MS Windows 98 SE / ME.  11

5.2.  Windows NT / 2000  11

5.3.  Linux  13

5.3.1  Konfiguration des Routers.  13

5.3.2  Konfiguration der Windows Clients.  15

6.  Fazit  16

2

Abkürzungsverzeichnis

1. Einführung

In der Hausarbeit wird das Thema Router betrachtet. Es sollen unter anderem die Fragen beantwortet werden, wofür Routing benötigt wird und wie Router arbeiten. Abschließend soll auf die Realisierungsmögl ichkeiten von Routern eingegangen werden. Dabei soll grundsätzlich die Möglichkeit eines Hardwarerouters und eines Softwarerouters ergründet werden. Insbesondere soll das Linux Projekt „One Disk Router“ vorgestellt werden.

2. Was ist Routing?

Routing ist die Wegfindung zwischen Netzwerken ¹ . Daten, die zwischen zwei Netzwerken ausgetauscht werden sollen, werden von Routern auf einen „optimalen“ Weg zum Empfänger gelenkt. Der optimale Weg muss hierbei nicht unbedingt der Schnellste oder Kürzeste sein. Es kann auch der kostengünstigste Weg vom Router gewählt werden. Dies ist abhängig von der Routerkonfiguration.

Die Installation eines Routers wird erst dann erforderlich, wenn Stationen in unterschiedlichen Netzwerken oder Subnetzen miteinander kommunizieren soll en. ² Ein Router sammelt während seines Betriebs ständig Informationen über den Zustand des Netzwerkes. Diese Fähigkeit ermöglicht dem Router die Wegfindung dem Netzwerkzustand anpassen. Bei Ausfall einer Route wird der Router die Pakete auf einem alternativem Weg zur Empfängerstation senden.

¹ Vgl. Carsten Harnisch, Netzwerktechnik, bhv Verlag Kaarst, S. 201.

² Vgl. Prof. Jürgen Plate, Grundlagen Computernetze, http://www.netzmafia.de/ , 01.04.2002.

4

In obiger Abbildung soll zur Verdeutlichung ein erstes Beispiel für eine Netzkonfiguration dienen. Im Beispiel sind drei Class C Netze abgebildet. Der Rechner 1 besitzt die IP -Adresse 193.122.1.1 und gehört somit zum Netz 193.12.1.0. Mit dem Netz sind im

Beispiel Router 1 und Router 3 verbunden. Router 1 verbindet das Netz 193.12.1.0 mit dem Netz 193.12.2.0 und Router 3 verbindet das Netz 193.12.1.0 mit dem Netz 193.12.3.0. Das Netz 193.12.2.0 ist wiederum durch Router 2 mit dem Netz 193.12.3.0 verbunden Im Netz 193.12.3.0 befindet sich der Rechner 2 mit der IP-Adresse 193.12.3.1.

Geht man nun von einer Kommunikation zwischen den beiden Rechnern aus, können die Datenpakete über zwei mögliche Wege zu ihrem Ziel gesendet werden. Die Pakete

können über Router 1 und Router 2 oder alternativ über den Router 3 zwischen den Netzen transportiert werden.

5

3. Arbeitsweise von Routern

Router arbeiten auf der Ebene 3 des ISO/OSI -Referenzmodell. Router können nur in

Netzwerken mit rout baren Protokollen wie z. B. TCP/IP eingesetzt werden. Die Wegfindung der Datenpakete in einem Netzwerk vom Sender zum Empfänger wird durch Routing Tabellen, die in den Routern gebildet werden, festgelegt. Ein Router besitzt mehrere Verbindungen zu untersch iedlichen Netzwerken. Diese Verbindungen werden Netzanschlüsse oder Ports genannt. Jeder Netzanschluss bzw. Port besitzt bei Verwendung des TCP/IP Protokolls jeweils eine eigene IP -Adresse. Das empfangene

Datenpaket wird vom Router auf die Empfangsadresse geprüft. Aus der

Empfangsadresse und mit Hilfe der Routingtabellen kann der Router das Paket in das richtige Netz oder zum nächsten Router (next hop), der auf dem Weg zum Zielnetz steht, schicken. Dies geschieht dadurch, dass das Datenpaket vom Empfangspor t an den

entsprechende Sendeport des Routers weitergeleitet wird.

3.1. Routingtabellen

Zur Weiterleitung der Datenpakete zwischen Netzen müssen die Router Regeln befolgen, die in Routingtabellen hinterlegt sind. Die Routingtabelle enthält zu jedem Ziel -Netz (oder Zielrechner) das zugehörige Routerinterface (Port), über welches das Paket weiterzuschicken ist. 3

Zu unserem obigen Beispiel sollen nun die entsprechenden (vereinfachten) Routingtabellen dargestellt werden. Routingtabellen können zusätzlich für die Berechnung des optimalen Weges weitere Parameter enthalten. Zu diesen Parametern gehören unter anderem der nächste Hop, die Anzahl der Hops, Bandbreite, Auslastung, Delay (Verzögerung), Verfügbarkeit und administrative Kosten. 4

Router 1

³ Vgl. Uwe Hübner, http://iuk.in-chemnitz.de/iuk-demo/kap2/inetrout.htm, 24.03.2002.

⁴ Vgl. Frank Uhlig, http://www.frankuhlig.de/, was_ist_routing.pdf, S. 45.

6

Router 2

Router 3

Die obigen Routingtabellen geben dem jeweiligen Router Auskunft welche Zieladresse mit welchem Interface des Router verbunden ist.

Die Routingtabellen sind um einen weiteren Eintrag für dem Router unbekannte Netzwerke zu ergänzen. Beim sogenannten Default Routing werden Pakete an für den Router unbe kannte Netze an einen Router weitergeleitet, der in der Routingtabelle als Default-Router eingetragen ist.

In unserem Beispiel wäre der Default -Router in der Routingtabelle des Routers 1 der Router 2 und entsprechend der Router 1 in der Routingtabelle des Routers 2. So könnten dann auch Pakete zwischen Rechner 1 und Rechner 2 über die Strecke Router 1 und Router 2 ausgetauscht werden.

3.2. statisches Routing

Beim statischen Routing werden die Routingtabellen manuell im Router angelegt. ⁵ Der Administrator pflegt die Routen selber. Diese Vorgehensweise wird heutzutage nur selten angewendet. Es ist bei sich ständig verändernden Netzen wie z.B. dem Internet aufgrund des hohen Administrationsaufwand nicht möglich. Auch in Firmennetzen finden ständige Veränderungsprozesse statt, die zur Anpassung der Routingtabellen führen können. Desweiteren können eventuelle Ausfälle von Netzbestandteile nicht durch eine kurzfristige alternative automatischen Routenfindung kompensiert werden.

3.3. dynamisches Routing

Beim dynamischen Rou ting werden die Routingtabellen automatisch vom Router nach bestimmten Algorithmen selbst gebildet und aktualisiert. Die Router tauschen dazu

⁵ Vgl. Frank Uhlig, http://www.frankuhlig.de/, was_ist_routing.pdf, S.20.

7

Informationen über spezielle Routing -Protokolle aus. Diese liefern Informationen zu unterschiedlichen Netzwerkpara metern, wie Übertragungsdauer, Last und Bandbreite. Der Weg eines Paketes ist beim dynamischen Router nicht festgelegt. Er kann sich abhängig vom Netzzustand und den davon abhängigen Router Informationen ändern. Der Vorteil der Selbstverwaltung der Router wird mit einem Overhead neben dem

normalen Datenverkehr erkauft. Unter Overhead versteht man hier den Datenaustausch zwischen den Routern, der für den Informationsaustausch über den Netzzustand benötigt wird. Er beeinträchtigt die tatsächliche Bandbreite d es Netzes für die eigentlichen Nutzdaten.

3.4. Routing Protokolle

Häufig eingesetzte Routing Protokolle sind das IGRP (Interior Gateway Routing Protocol), das RIP (Router Information Protocol), OSPF (Open Shortest Path First), BGP (Boarder Gateway Protocol) und das NLSP (NetWare Link Services Protocol).

3.4.1. IGRP

Das Interior Gateway Routing Protocol (IGRP) wurde Mitte der 1980er Jahre von Cisco Systems Inc. Für das Routing innerhalb eines autonomen System entwickelt. ⁶ Das IGRP beruht auf dem Distance Vector Verfah ren, das Router auffordert ihre Routingtabellen in regelmäßigen Abständen an benachbarte Router zu versenden. Dadurch können Router Distanzen zu sämtlichen Knoten innerhalb des Netzwerkes berechnen.

3.4.2. RIP

Das klassische Routing -Protokoll für den Ip -Bereich ist RIP, wobei RIP als Abkürzung für ⁷ RIP verschickt Routing -Update-Nachrichten in Routing Information Protocol steht.

regelmäßigen Abständen und wenn die Netzwerk -Topologie sich ändert. Die maximale Anzahl von Hops (Rechnerknoten) ist auf 15 beschränkt. E in Zielnetzwerk, das mehr als 15 Hops entfernt ist, gilt als unerreichbar. Der maximale Durchmesser eines RIP -Netzwerkes ist damit auf kleiner 16 Hops festgelegt.

⁶ Vgl. Handbuch Netzwerktechnologien, Markt & Technik Verlag, S. 705 f..

⁷ Vgl. Dirk Larisch, Netzwerktechnik, Verlag moderne Industrie Buch AG & Co. Kg, Landsberg, S.

126.

8

3.4.3. OSPF

Das OSPF Protokoll, das für Open Shortest Path First steht und übersetzt so viel wie „Nimm zuerst den kürzesten Weg!“ bedeutet, kann ebenfalls im IP -Umfeld eingesetzt

werden. OSPF bietet gegenüber RIP die Vorteile, das Netz geringer zu belasten, schneller auf Topologieänderungen zu reagieren, effizienter in hierarchischen Netzstrukturen zu s ein und größere Entfernungen überbrücken zu können. ⁸ Der Einsatz von OSPF erfordert jedoch enorme Konfigurationsvorgaben und wird daher seltener eingesetzt.

3.4.4. BGP

Das Border Gateway Protocol (BGP) dient dem Routing zwischen autonomen Systemen, wobei ein autonomes System ein einheitlich administriertes Netzwerk darstellt. ⁹ BGP wird zwischen Internet Service Providern (ISP) eingesetzt, um Routing -Informationen im

Internet auszutauschen. In Firmennetzwerken wird BGP nicht eingesetzt.

3.4.5. NLSP

Das NetWare Link Serv ices Protocol wurde von Novell entwickelt. NLSP -basierende

Router garantieren eine Zustellug der Daten und ein verbessertes Routing, weil die Router eine vollständige Abbildung des Netzwerkes speichern. ¹⁰ NLSP wurde für den Einsatz mit IPX von Novell optimiert.

⁸ Vgl. Dirk Larisch, Net zwerktechnik, Verlag moderne Industrie Buch AG & Co. Kg, Landsberg, S.

126.

⁹ Vgl. Handbuch Netzwerktechnologien, Markt & Technik Verlag, S. 669.

¹⁰ Vgl. Handbuch Netzwerktechnologien, Markt & Technik Verlag, S. 734.

9

4. Hardware Router

Hardwarerouter sind speziell für den Einsatz als Router hergestellt Geräte. Sie unterstützen meistens mehrere Routingprotokolle.

Wie ein Computer besteht ein Router auch aus CPU und Speicher. Zusätzlich besteht ein Router aus mehreren Netzwerkadaptern, die eine Verbindung zu jenen Netzen herstellen, die mit dem Router verbunden werden sollen. Dies können Ethernet -Anschlüsse, ISDN-Anschlüsse oder auch DSL -Anschlüsse sein. ISDN - und DSL -Router bestehen normalerweise aus einem Anschluss z um öffentlichen Netz (ISDN oder DSL) und mehreren Anschlüssen zum Ethernet -Netz.

Die Netzwerkadapter sind meist über einen Systembus mit der CPU des Routers verbunden. Der Hauptspeicher wird von der CPU benötigt um die Programme zur Berechnung der Routen u nd die Routingtabellen selbst aufzubewahren. 11

Der oben beschriebene und abgebildete Aufbau eines Router ist für den Einsatz in Hochgeschwindigkeitsnetzen im Gigabitbereich nicht geeignet. Die zu verarbeitende

Datenmengen würden den Systembus und die CPU überlasten. Bei Hochleistungsrouter, die für solche Einsatzzwecke hergestellt werden, erhält jeder Netzwerkadapter zusätzlich eine eigene CPU und Speicher. Im Speicher wird eine Kopie der ze ntralen Routingtabelle abgelegt. Der so ausgerüstete Netzwerkadapter kann eintreffende Datenpakete direkt analysieren und an den entsprechenden Ausgangsadapter weiterleiten. Die zentrale CPU des Routers wird nur noch für die Ausführung der Routingprotokoll e und der Verwaltung

¹¹ Vgl. Prof. Jürgen Plate, Grundlagen Computernetze, http://www.netzmafia.de/ , 01.04.2002.

¹² Vgl. Prof. Jürgen Plate, Grundlagen Computernetze, http://www.netzmafia.de/ , 01.04.2002.

10

der zentralen Routingtabelle benötigt. Bei Änderungen der zentralen Routingtabelle wird diese in den Arbeitspeicher der Netzwerkadapter kopiert.

5. Software Router

Man spricht von Softwareroutern, wenn eine Applikation das Routing mit ei nem

„normalen“ PC ermöglicht. Die Intelligenz, die bei den Hardwareroutern eingebrannt ist, wird hierbei durch die Software implementiert.

5.1. MS Windows 98 SE / ME

Mit der Internetverbindungsfreigabe hat Microsoft für Heimnetzwerke eine einfache ¹³ Die Möglichkeit geschaffen, eine Internetverbindung in einem Netzwerk zu teilen. Internetfreigabe gehört seit Windows 98 SE zum Installationsumfang. „Die Internetverbindungsfreigabe (ICS, Internet Connection Sharing) ermöglicht es, die Computer eines Heimnetzwerks fü r die gemeinsame Nutzung eines Internetanschlusses einzurichten. [...] Jeder angeschlossene Computer kann praktisch alle Internetdienste in Anspruch nehmen, die ihm normalerweise bei direktem Zugang zum Internet zur Verfügung stehen würden.“ ¹⁴ Der ICS -Host, der Rechner der die Internetdienste im Netzwerk bereitstellt, benötigt den Adapter für die Internetverbindung und einen Adapter für den Anschluß an das Heimnetzwerk. Wird die Internetverbindung über ein externes Kabelmodem (DSL), das an den Netzwerkadapte r angeschlossen wird, hergestellt muss der ICS Host über eine zusätzliche Netzwerkkarte für das Heimnetzwerk verfügen.

Aufgrund der geringeren Hardwareansprüche, der höheren Stabilität und der entfallenden Lizenzkosten ziehen ambitionierte Nutzer den fli4 l-Router (siehe 5.3) der Windows Internetfreigabe vor.

5.2. Windows NT / 2000

Unter Windows NT / 2000 ist Routing durch Aktivieren des "IP -Forwarding" in der

erweiterten TCP/IP -Konfiguration zu ermöglichen. Daraufhin sorgt Windows NT für das

¹³ Vgl. MS Windows ME Hilfe.

¹⁴ MS Windows Me Hilfe.

11

Routing zwischen den Teilnetzen. ¹⁵ Der Rechner kann dazu mit mehreren Netzwerkkarten ausgestattet sein, die an unterschiedliche physikalische Subnetze angeschlossen sind. 16

Der Windows NT -Router kann für statisches Routing eingerichtet werden. Die Definition einer statischen Route erfolgt auf der Kommandoebene mit dem Befehl Route Add. Es folgt ein Beispiel für die Definition einer statischen Route:

Route Add 199.199.41.0 MASK 255.255.255.0 199.199.40.1 METRIC 2

Die Route in diesem Beispiel bedeutet folgendes: Um in das Teilnetz 199.199.41.0 mit der Maske 255.255.255.0 zu gelangen, muss Gateway 199.199.40.1 verwendet werden. Das Teilnetz ist 2 Abschnitte (Hops) weit entfernt. Eine statische Route muss auch für den

nächsten Router hinzugefügt werden, um diesem mitzuteilen, wie der Weg zurück in Teilnetze verläuft, die über den ersten Router zu erreichen sind. Umfasst ein Netzwerk mehrere oder gar viele Router, können statische Routen sehr kom pliziert werden.

"Folgende wichtige Befehle stehen zur Verfügung:

• route print: Druckt die Routing -Tabelle

• route add: Fügt eine Route zur Routing -Tabelle hinzu

• route delete: Löscht eine Route

• route change: Verändert eine bestehende Route" 17

¹⁵ Vgl. http://www.microsoft.com/intlKB/germany/support/kb/D34/D34991.htm, 22.05.2002.

¹⁶ Vgl. http://www.galad.com/certify/mcse/texte/tcpip.htm, 22.05.2002.

¹⁷ Stephanie Schuh, http://www.uni-trier.de/urt/user/schuh/winnt/kap_12/kap_12.html, 22.05.2002.

12

Durch In stallation des MPR (Multi Protocol Router) kann der Windows NT -Router auch dynamisches Routing realisieren. ¹⁸ Der MPR besteht unter anderem aus der Komponente RIP (Router Information Protocol). RIP wird von Routern zum dynamischen Austausch von Routing -Informationen

verwendet. RIP-Router geben ihre Routing-Tabellen per Broadcasting standardmäßig alle 30 Sekunden bekannt. Andere RIP -Router überwachen diese RIP -Broadcasts und aktualisieren ihre eigenen Routing -Tabellen.

5.3. Linux

Ein Linux -basierender ISDN -, DSL - und Ethernet -Router ist fli4l. ¹⁹ Dieser Router findet bereits auf einer herkömmlichen Diskette Platz und wird im Internet auf der Seite http://www.fli4l.de/ zum kostenfreien Download angeboten. Seinen Betrieb kann der Ro uter bereits auf einem Computer mit 486er CPU und 16 MB Arbeitsspeicher aufnehmen. Es ist keine Festplatte erforderlich. Im extremsten Fall kann auf jegliche Peripherie bis auf das Diskettenlaufwerk und die Netzwerkinterfaces verzichtet werden. Sogar auf die Grafikkarte kann verzichtet werden. Wegen den geringen Hardwareansprüchen ist der fl4l Router in vielen Privathaushalten mit der wachsenden Verbreitung von DSL im Einsatz. Ausrangierte Hardware kann mit dieser Software die Funktionen eines Hardwareroute rs, der für Preise ab ca. 150 € im Computerhandel

erstanden werden kann, übernehmen. Der DSL Anschluss kann mit Hilfe eines DSL Routers von mehreren Stationen genutzt werden.

5.3.1 Konfiguration des Routers

Der Router basiert auf Linux 2.2.19. Zur Erstell ung der Bootdiskette kann ein Windows Rechner genutzt werden. Die Konfiguration erfolgt durch das Setzen von Parametern in einer einzigen Textdatei. Die Textdatei kann mit jedem beliebigen Texteditor bearbeitet werden. Im Internet steht zu diesem Zwecke ei ne ca. 70 Seiten umfassende Dokumentation zur Verfügung.

¹⁸ Vgl. S tephanie Schuh, http://www.uni-trier.de/urt/user/schuh/winnt/kap_12/kap_12.html,

22.05.2002.

¹⁹ Vgl. http://www.fli4l.de/german/extern/docu/stable/doc/deutsch/text/readme.txt, 24.03.2002

13

Mit entsprechenden Grundlagenkenntnissen über Routing kann man die Konfiguration und den Anschluss an das Netzwerk innerhalb weniger Stunden realisieren. Abbildung 3 zeigt einen Ausschnitt aus der Konfigurationsdatei.

Nach abgeschlossener Konfiguration erstellt der Anwender die Bootdiskette. Dazu wird für Windowsanwender im Download eine Stapelverarbeitungsdatei mitgeliefert, d ie lediglich in einem Dos -Fenster ausgeführt werden muss. Der Rechner kann nun mit Hilfe dieser Bootdiskette seinen Betrieb als Router aufnehmen.

Für Windows Anwender steht im Internet ebenfalls ein Tool mit grafischer Oberfläche zur Konfiguration bereit. Das Tool fliwiz ist ebenfalls kostenfrei und kann auf der fli4l Homepage heruntergeladen werden. Abbildung 4 zeigt den ersten Installationsschritt mit Hilfe des grafischen Installationstools. Die Benutzerangaben werden von dem Installationstool wiederum i n die Konfigurationsdatei geschrieben und es besteht anschließend die Möglichkeit, die Diskette zu beschreiben.

14

5.3.2 Konfiguration der Windows Clients

Die Kon figuration der Windows Rechner im Netzwerk ist abschließend anzupassen. Sie müssen im gleichen Netzwerk wie der Router mit einer eindeutigen IP -Adresse

identifizierbar sein. Die Domain muss mit der Domain des fli4l -Rechners identisch sein. Damit die Window s Rechner bei Anfragen in fremde Netze (insbesondere das Internet) ihre Anfrage an den fli4l -Rechner senden, ist dessen IP -Adresse als Standard Gateway anzugeben. Die Namensauflösung übernimmt ebenfalls der fli4l -Rechner. Daher ist seine IP-Adresse auch al s DNS -Server einzutragen. Mit Hilfe der Namensauflösung können Anfragen innerhalb des Netzwerkes bereits ohne Internetzugang beantwortet werden. Dem flil-Router unbekannte Namen werden ins Internet geleitet. Das Netzwerk ist nun vollständig konfiguriert un d funktionsfähig. Sollte es zu Fehlern kommen steht auf der fli4l Homepage eine ausführliche FAQ und eine unterstützende Community bereit.

15

6. Fazit

Im Rahmen der Hausarbeit wurden die Grundlagen von Routing beleuchtet. Im Hauptteil wurde insbesondere die Ver wendung von Hardware - und Softwareroutern erläutert. Das Linux Projekt „One Disk Router“ stellt eine gute Alternative gegenüber der Internetfreigabe von Windows dar. Die gute Performance wie auch die benötigten Ressourcen und die entfallenen Lizenzkosten ü bertreffen die Lösung von Microsoft. Ein Einsatz eines Hardwarerouters ist allerdings in den meißten Fällen vorzuziehen. Hierbei ist der Administrationsaufwand geringer (Plug & Play Router) und die dedizierte Hardware kann eine noch höhere Leistung, Zuverl ässigkeit und sicherheit als ein Sotwarerouter bieten. Die Unterhaltkosten sind durch den geringen Stromverbrauch ebenfalls geringer. Daraus resultierend würde man den Hardwareroutern den Vorzug geben. Allerdings wird der Linux „One Disk Router“ von Tüftlern wahrscheinlich auch aus ideellen Gründen geschätzt und weiterentwickelt.

16

Literaturverzeichnis Cisco Press (2001): Handbuch Netzwerktechnologien

Markt & Technik Verlag

galad.com TCP/IP mit Windows NT 4.0

http://www.galad.com/certify/mcse/texte/tcpip.htm

Harnisch, Carsten Netzwerktechnik

bhv Verlag Kaarst

Hübner, Uwe Routing

http://iuk.in-chemnitz.de/iuk-demo/kap2/inetrout.htm

Larisch, Dirk (2000): Netzwerktechnik

Verlag moderne Industrie Buch AG & Co. Kg Landsberg

Meyer, Frank fli4l the on(e)-disk-router

http://www.fli4l.de/ge rman/extern/docu/stable/doc/deutsch/text/readme.t

xt

Microsoft GmbH MS Windows Me Hilfe

Microsoft GmbH Grundlagen zum TCP/IP-Routing für Windows NT

http://www.microsoft.com/intlKB/germany/support/kb/D34/D34991.htm

Plate, Prof. Jürgen Grundlagen Computernetze

http://www.netzmafia.de/

Schuh, Stephanie Windows NT - Grundlagen und Netzwerkkonzept

Schuh, Axel http://www.uni-trier.de/urt/user/schuh/winnt/index.htm

Uhlig, Frank Grundlagen der Datnekommunikation

http://www.frankuhlig.de/

was_ist_routing.pdf

17