Netzwerk-Grundlagen: Das Internet-Protokoll IP
Weiterleitung
Wenn ein Knoten – ein Rechner oder ein Router – ein Datagramm verschicken oder weiterleiten will, muss er die IP-Adresse analysieren. Zunächst prüft er die Netzwerkadresse. Stimmt die Netzwerkadresse mit seiner eigenen überein, erkennt der Knoten, dass der Zielknoten sich in seinem eigenen physikalischen Netzwerk befindet. Rechner sind normalerweise nur an einem physikalischen Netzwerk angeschlossen, während Router zwei oder mehr Netzschnittstellen haben. Router überprüfen daher, ob die Netzwerkadresse zu einem ihrer Netzanschlüsse passt.
Befindet sich das Ziel im gleichen physikalischen Netzwerk, so kann der Knoten die zugehörige interne Adresse (zum Beispiel eine Ethernet-Adresse) ermitteln und das Datagramm direkt zustellen. Wie dies im Detail geschieht, sehen wir im Teil Zwei dieses Beitrags.
Ist das Ziel außerhalb des eigenen Netzwerkes, wird das Datagramm an einen Router weitergeleitet. Dieser wirkt als Schnittstelle in die externen Netzwerke. Im Allgemeinen wird der Router selbst auch keine direkte Verbindung zu dem Ziel haben, sondern das Paket wieder an einen Router weiterreichen, bis irgendwann ein Router mit Zugang zu dem Zielnetz erreicht ist.
Die Weiterleitung basiert auf Tabellen. Ähnlich wie in Switches gibt es Weiterleitungstabellen für die IP-Adressen. Im einfachsten Fall enthält die Tabelle eine paarweise Zuordnung von Netzwerkadressen und nächsten Routern. Für die Weiterleitung des Datagramms schlägt der Knoten in seiner Weiterleitungstabelle nach, an welchen nächsten Knoten er Datagramme für die gegebene Netzwerk-adresse schicken soll. Den ausgewählten Router nennt man Next-Hop-Router.
Die Weiterleitungstabelle ist in der Regel nicht vollständig. Daher gibt es noch einen Eintrag für einen Default-Router, an den alle nicht direkt zuzuordnenden Datagramme geschickt werden. Ein Rechner hat häufig nur Zugang zu einem Router. In diesem Fall ist die Weiterleitungstabelle leer beziehungsweise enthält nur den Eintrag für diesen Default-Router.
Insgesamt gesehen erfolgt die Zustellung in zwei Schritten. Zunächst wird das Datagramm in das richtige Netzwerk geschickt und anschließend dort an den Zielknoten zugestellt. Dadurch wird der Verwaltungsaufwand beträchtlich reduziert. Die Router müssen nicht für jeden Rechner in der Welt Einträge in ihre Weiterleitungstabellen aufnehmen, sondern nur noch für die Netze. Bleibt die Frage, wie die Router zu ihren Weiterleitungstabellen kommen? Dies ist Thema des übernächsten Abschnitts.