Router leiten die Pakete intelligent weiter

Die Weg-Optimierung ist beim Datentransport wichtig

Router sind intelligente Dreh- und Angelpunkte in strukturiert aufgebauten Datennetzen. Router verbinden in der OSI-Schicht 3 auch Netze unterschiedlicher Topologien (Bus, Stern, Ring). Mit der Fähigkeit, unterschiedliche Netztypen sowie unterschiedliche Protokolle zu routen (weiterzuleiten), ist eine optimale Verkehrslenkung und Netzauslastung möglich. Routing wird erst dann erforderlich, wenn die Kommunikation zwischen den Endgeräten in unterschiedlichen Subnetzen erfolgen soll.

Ein Router muss in der Lage sein, alle verwendeten Protokolle zu erkennen, da sie Informationsblöcke (Teile der Datenpakete) protokollspezifisch umsetzen. Das heisst, die verwendeten Protokolle müssen routbar sein oder entsprechend umgesetzt bzw. in andere Protokolle eingepackt (Tunneling) werden. Da nicht alle Protokolle geroutet werden können (zum Beispiel NetBIOS), sind die meisten Router auch in der Lage, Pakete zu bridgen, deshalb ist die Bezeichnung Bridge/Router für solche Geräte präziser.

Gegenüber Bridges gewährleisten Router eine bessere Isolation des Datenverkehrs, da sie Netzwerk-Broadcasts zum Beispiel nicht standardmässig weiterleiten. Allerdings verlangsamen Router den Datentransfer in der Regel. In verzweigten Netzverbunden, insbesondere in WANs, führen sie Daten jedoch effektiver zum Ziel. Router sind andererseits meist teurer als Bridges. Deswegen muss im Bedarfsfall analysiert werden, welcher Gerätetyp sinnvoller ist. (Hinweis: Eine Bridge teilt den Netzwerkverkehr strikt auf Grund von Adresstabellen auf und arbeitet auf OSI-Schicht 2)

Verschiede Router-Familien:
  • So gibt es Local Router, welche vor allem aus Sicherheitsgründen eingesetzt werden, wenn z.B. im LAN nur zwischen bestimmten Knoten die Kommunikation erlaubt werden soll
  • Die wohl grösste installierte Basis haben die seriellen Bridge/Router für die LAN-zu-LAN-Kopplung
  • Durch die (in der Schweiz und Deutschland) grosse Zahl an verfügbaren ISDN-Anschlüssen und die attraktive Gebührenstruktur von ISDN wurden häufig ISDN-Router eingesetzt. Diese Art von Routern bauen eine Verbindung in Sekundenschnelle auf, bei Nicht-Benutzung wird die Verbindung wieder beendet
  • Mit der weiteren Verbreitung von ADSL und VDSL als Zugangstechnologie wurde die Nutzung von ISDN überflüssig. ADSL stellt parallel Telefonie und Datenkommunikation zur Verfügung, dazu werden sogeannte ADSL-Router (oder VDSL-Router bzw. xDSL-Router) verwendet

Ausstattungsmerkmale eines Routers

Rein äusserlich sind Router, Hubs oder Bridges fast nicht zu unterscheiden. Die wesentlichen Fähigkeiten stecken im Innern. Das Bild zeigt einen Router der Firma Zyxel in einer kompakten Bauweise für den Homeoffice oder den KMU-Netzwerk-Bereich (Small Office Home Office - SOHO). Bei der Auswahl eines Routers sind folgende Ausstattungsmerkmal zu beachten:

Router für den SOHO-Einsatz

LAN-Schnittstellen
Die meisten Router haben ein oder mehrere LAN-Interfaces (Schnittstellen), je nach Topologie für Ethernet, Token-Ring, 100BASE-T Fast Ethernet, FDDI oder auch ATM. Für den Anschluss entsprechender Medien sind entweder alternativ nutzbare Ports (z.B. Ethernet AUI, BNC, RJ45) vorhanden oder der Anschluss ist als Einschub realisiert und kann daher den Erfordernissen angepasst werden.

WAN-Schnittstellen
WAN-Leitungen werden von unterschiedlichen Anbietern mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angeboten. Entsprechend variieren die Kosten und die Schnittstellen.

Es gibt natürlich Applikationen, wo eine geringere Übertragungsrate ausreicht. Werden höhere Übertragungsraten benötigt, so bietet sich die in Europa übliche E1-Verbindung (im Prinzip ein ISDN-Primäranschluss) mit einer Übertragungsrate von 2048 kbit/s an. Die WAN-Schnittstellen der Router werden in folgendem Prinzip-Schema verdeutlicht:

Rückseite eines Routers für den SOHO-Einsatz

In diesem Bild sind zwei verschiedene Schnittstellen sichtbar: Eine Schnittstelle für das lokale Netzwerk (LAN) und eine Schnittstelle für die WAN-Verbindung, an der WAN-Verbindung wird bei diesem Gerätetyp häufig der Internet-Anschluss über ADSL angeschlossen.

Netzwerkprotokolle
Ein Router kann mehrere Netzwerkprotokolle routen. Die am häufigsten von Routern unterstützte Netzwerkprotokoll-Familie ist TCP/IP. Durch die Verbreitung heterogener Netze bieten bestimmte Router auch Multiprotokoll-Fähigkeit. Ausser TCP/IP werden je nach Router und Ausstattung auch IPX/SPX, DECnet, AppleTalk, OSI, XNS, VINES und Apollo Domain unterstützt. Alle nicht routbaren Protokolle wie z.B. LAT und NetBIOS werden, sofern der Router auch die Bridge-Funktion unterstützt, gebridged.

Verbindungs-Protokolle
Da die Pakete über die WAN-Verbindung anders transportiert werden als im LAN, werden Verbindungsprotokolle benötigt, die den sicheren Transport auf der WAN-Verbindung übernehmen. Mindestens eines, meistens aber mehrere der folgenden Verbindungsprotokolle sind in Routern implementiert: PPP, HDLC, Frame Relay, ISDN, SMDS, X.25.

PPP kommt eine besondere Bedeutung zu, da über dieses standardisierte Protokoll (vorausgesetzt, es handelt sich um kompatible PPP-Versionen) Router von verschiedenen Herstellern untereinander Verbindungen aufbauen können.

Geräte-Management
Das Management erfolgt in grossen Netzwerken häufig über SNMP-Konsolen. AUf einer SNMP-Konsole können verschiedene Netzwerke-Geräte gleichzeitig überwacht und konfiguriert werden. Für den Heimbereich oder das KMU-Netzwerk werden meistens die von den Herstellern implementierten eigenen Managementfunktionen genutzt. Als Benutzeroberfläche für das Gerätemanagement haben sich Telnet- oder Browser-Oberflächen durchgesetzt.

Für die Konfiguration eines Routers muss mit einem höheren Managementaufwand gerechnet werden als für die Konfiguration der Plug & Play-Bridges. Dieser Umstand verursacht nicht nur Probleme, sondern auch Kosten. Man stelle sich ein Unternehmen mit 100 Aussenstellen vor, bei denen die Routersoftware aktualisiert werden muss. Jeder Router müsste aufgesucht werden, da es vor Ort keinen Mitarbeiter gibt, der den Router updaten und konfigurieren kann. Daher sollten die Router vollständig von einer zentralen Stelle (Netzwerk-Management-Konsole) aus konfiguriert, aktualisiert und so gemanaged werden können.

Software
Gespeichert wird die Routersoftware im allgemeinen in Flash PROMs, welche den Vorteil des einfachen Upgrades bieten. Beim Booten des Routers wird dann die Software in das RAM geladen und ausgeführt. Was den Softwareumfang angeht, verfolgen die Hersteller unterschiedliche Strategien: Entweder wird mit dem Router eine Basisversion mitgeliefert, die dann später nach Bedarf erweitert werden kann, oder es wird gleich die gesamte Software mitgeliefert. Die Betriebssoftware eines Routers wird heute typischerweise via Internet-Download aktualisiert.