Routing-Protokolle (RIP, OSPF, BGP) #

1. Überblick #

Routing-Protokolle gehören zu den wichtigsten Grundlagen moderner IP-Netzwerke. Sobald ein Netzwerk größer wird als ein einzelnes Subnetz oder sobald mehrere Router, Standorte, redundante Leitungen oder Provider-Anbindungen beteiligt sind, reicht reines „Pakete weiterlechnen“ nicht mehr aus. Dann muss ein Router nicht nur wissen, dass es entfernte Netze gibt, sondern auch wie er dorthin gelangt, welcher Weg aktuell der beste ist, wie Änderungen erkannt werden und wie andere Router davon erfahren.

Genau an dieser Stelle kommen Routing-Protokolle ins Spiel. Sie sorgen dafür, dass Router Routing-Informationen austauschen, Topologien lernen, Pfade bewerten und ihre Routingtabellen automatisch aktualisieren. Ohne Routing-Protokolle wären größere Netzwerke kaum beherrschbar. Jede Änderung an Links, Standorten oder Netzen müsste manuell auf vielen Geräten nachgezogen werden. Das wäre fehleranfällig, langsam und im Störungsfall oft betriebsgefährdend.

Besonders wichtig sind dabei drei klassische Protokolle bzw. Protokollfamilien:

• RIP als einfaches, historisch wichtiges Distance-Vector-Protokoll
• OSPF als verbreitetes Link-State-Protokoll für interne Unternehmens- und Campusnetze
• BGP als Path-Vector-Protokoll für große Netze, Provider, Internet Edge und anspruchsvolle Routing-Policies

Diese drei Protokolle verfolgen nicht dieselbe Strategie. Sie lösen ähnliche Grundprobleme, aber mit völlig unterschiedlicher Logik, unterschiedlicher Skalierung, unterschiedlicher Sicht auf das Netzwerk und unterschiedlicher Zielsetzung. RIP ist einfach und didaktisch gut verständlich, OSPF ist für viele Enterprise-Netze der klassische Standard, und BGP ist das dominierende Routing-Protokoll des Internets.

Ein professionelles Verständnis von Routing-Protokollen umfasst deshalb nicht nur die Frage, was RIP, OSPF und BGP sind, sondern auch:

• warum unterschiedliche Routing-Modelle entstanden sind,
• wie Router Informationen austauschen,
• wie sie Pfade bewerten,
• warum Konvergenz, Stabilität und Policy so wichtig sind,
• und wann welches Protokoll in der Praxis sinnvoll ist.

2. Definition und Zweck #

Was ist ein Routing-Protokoll? #

Ein Routing-Protokoll ist ein standardisierter Mechanismus, mit dem Router Informationen über erreichbare Netze austauschen und daraus automatisch Routingentscheidungen ableiten.

Wichtig ist dabei: Ein Routing-Protokoll transportiert nicht die eigentlichen Nutzdaten einer Anwendung, sondern Steuerinformationen über Netzpfade. Es beantwortet sinngemäß Fragen wie:

• Welche Präfixe sind in diesem Netzwerk bekannt?
• Über welche Nachbarn sind sie erreichbar?
• Welche Kosten oder Eigenschaften haben diese Wege?
• Was ändert sich, wenn ein Link oder Router ausfällt?

Warum gibt es Routing-Protokolle? #

In kleinen Netzen kann man mit statischen Routen arbeiten. Sobald Netze aber größer, dynamischer oder redundanter werden, entsteht ein Problem:

• Es gibt viele entfernte Netze.
• Wege können sich ändern.
• Links können ausfallen.
• neue Router oder Standorte kommen hinzu.
• alternative Pfade sollen automatisch genutzt werden.

Ohne Routing-Protokolle müsste man alle Routen manuell pflegen. Das skaliert schlecht.

Der Zweck von Routing-Protokollen #

Routing-Protokolle sollen vor allem:

1. Erreichbarkeit automatisch verteilen #

Router sollen lernen, welche Netze wo erreichbar sind.

2. Den besten Weg bestimmen #

Falls mehrere Wege existieren, soll ein sinnvoller Pfad gewählt werden.

3. Auf Änderungen reagieren #

Wenn ein Link ausfällt, muss das Routing neu berechnet oder angepasst werden.

4. Skalierbarkeit ermöglichen #

Große Netze sollen nicht durch rein manuelle Pflege zusammengehalten werden müssen.

5. Redundanz nutzbar machen #

Alternative Leitungen oder Router sollen nicht nur physisch vorhanden, sondern routingseitig nutzbar sein.

IGP und EGP #

Eine wichtige Unterscheidung ist:

• IGP (Interior Gateway Protocol)
  Routing-Protokoll innerhalb eines eigenen administrativen Bereichs, also innerhalb eines Unternehmens- oder Providernetzes
  Beispiele: RIP, OSPF
• EGP (Exterior Gateway Protocol)
  Routing zwischen unterschiedlichen autonomen Systemen
  praktisch relevant: BGP

Das ist fachlich wichtig, weil sich die Anforderungen innerhalb eines internen Netzes stark von denen zwischen Organisationen oder Providern unterscheiden.

3. Grundprinzip #

Das Grundprinzip eines Routing-Protokolls lässt sich einfach erklären:

1. Router tauschen Informationen über erreichbare Netze aus.
2. Jeder Router bewertet diese Informationen nach den Regeln des jeweiligen Protokolls.
3. Daraus entsteht eine Routingtabelle.
4. Diese Routingtabelle wird für die eigentliche Paketweiterleitung genutzt.

Vereinfacht erklärt #

Man kann sich Routing-Protokolle wie ein Navigationssystem für Router vorstellen.

• Jeder Router kennt zunächst vor allem seine direkt angeschlossenen Netze.
• Über das Routing-Protokoll erfährt er von Nachbarn, welche weiteren Netze existieren.
• Abhängig vom Protokoll bewertet er diese Informationen unterschiedlich:
  • über Anzahl von Hops,
  • über Link-Kosten,
  • über Pfadattribute und Richtlinien.
• Danach entscheidet er, welcher Weg für ein Zielpräfix bevorzugt wird.

Unterschiedliche Denkmodelle #

Die drei Protokolle RIP, OSPF und BGP folgen dabei unterschiedlichen Grundideen:

RIP #

„Sag mir, welche Netze du kennst und wie viele Router entfernt sie sind.“

OSPF #

„Wir bauen gemeinsam ein vollständiges Bild der Topologie und jeder berechnet selbst den besten Weg.“

BGP #

„Sag mir, welche Präfixe du erreichen kannst und über welche autonomen Systeme oder Richtlinien dieser Weg führt.“

Einfaches ASCII-Denkmodell #

[Router A] ---- [Router B] ---- [Router C]Router A kennt anfangs nur:
- eigene Netze
- Router B als NachbarÜber ein Routing-Protokoll lernt A:
- welche Netze hinter B liegen
- welche Netze hinter C liegen
- über welchen Weg diese erreichbar sind

Wichtiges Grundverständnis #

Ein Routing-Protokoll ist nicht die eigentliche Weiterleitung, sondern die Wissensbasis für die Weiterleitung.

Die eigentliche Paketentscheidung basiert später auf der Routingtabelle und dem Prinzip des Longest Prefix Match. Das Routing-Protokoll bestimmt, welche Informationen in dieser Tabelle landen.

4. Technische Funktionsweise im Detail (Schritt für Schritt) #

4.1 Allgemeiner Ablauf bei Routing-Protokollen #

Unabhängig vom konkreten Protokoll gibt es meist ähnliche Grundphasen:

Schritt 1: Nachbarn entdecken #

Ein Router erkennt, welche anderen Router am gleichen Segment oder direkt über einen Link erreichbar sind.

Schritt 2: Informationen austauschen #

Router teilen ihren Nachbarn mit, welche Netze sie kennen oder welche Topologieinformationen sie besitzen.

Schritt 3: Informationen bewerten #

Jeder Router bewertet diese Daten nach der Logik des Protokolls.

Schritt 4: Beste Pfade auswählen #

Aus allen bekannten Möglichkeiten wird pro Zielpräfix ein bevorzugter Pfad gewählt.

Schritt 5: Routingtabelle aktualisieren #

Die ausgewählten Wege landen in der Routingtabelle.

Schritt 6: Änderungen verarbeiten #

Wenn ein Link oder Nachbar ausfällt oder sich Metriken ändern, beginnt der Prozess erneut.

4.2 RIP – technische Funktionsweise im Detail #

RIP steht für Routing Information Protocol und ist ein klassisches Distance-Vector-Protokoll.

4.2.1 Grundidee von RIP #

RIP arbeitet nach einem einfachen Prinzip:

• Jeder Router sagt seinen Nachbarn, welche Netze er kennt.
• Zu jedem Netz nennt er eine Metrik: die Anzahl der Hops.
• Jeder Router erhöht diese Hop-Zahl um 1 und entscheidet, ob der neue Weg besser ist als der bisher bekannte.

Was ist ein Hop? #

Ein Hop ist vereinfacht ein Router-Sprung.

Wenn ein Netz hinter zwei Routern liegt, ist die Entfernung in RIP typischerweise 2 Hops.

4.2.2 Schritt-für-Schritt-Ablauf bei RIP #

Nehmen wir drei Router:

R1 ---- R2 ---- R3

• Hinter R1 liegt Netz 10.1.0.0/24
• hinter R3 liegt Netz 10.3.0.0/24

Schritt 1: Initiales Wissen #

R1 kennt direkt:

• 10.1.0.0/24

R3 kennt direkt:

• 10.3.0.0/24

Schritt 2: RIP-Update #

R1 teilt R2 mit:

• 10.1.0.0/24 ist in 1 Hop erreichbar

R3 teilt R2 mit:

• 10.3.0.0/24 ist in 1 Hop erreichbar

Schritt 3: Weitergabe #

R2 lernt beide Netze und gibt sie weiter:

• zu R1: 10.3.0.0/24 in 2 Hops
• zu R3: 10.1.0.0/24 in 2 Hops

Schritt 4: Routingtabellen entstehen #

R1 weiß nun:

• 10.3.0.0/24 via R2 mit 2 Hops

R3 weiß nun:

• 10.1.0.0/24 via R2 mit 2 Hops

4.2.3 Metrik in RIP #

RIP verwendet als Metrik ausschließlich den Hop Count.

Das ist einfach, aber auch eine große Einschränkung.

Konsequenzen #

RIP unterscheidet nicht zwischen:

• schneller und langsamer Leitung
• 1 Gbit/s und 10 Mbit/s
• stabiler und instabiler Verbindung

Ein Weg mit weniger Routern gilt grundsätzlich als besser, selbst wenn er technisch schlechter sein kann.

4.2.4 Begrenzung auf 15 Hops #

RIP kennt maximal 15 Hops als sinnvolle Entfernung.
16 bedeutet „nicht erreichbar“.

Warum? #

Das begrenzt die Größe sinnvoll unterstützter Topologien und verhindert unbegrenztes Anwachsen von Distanzwerten.

4.2.5 Periodische Updates #

RIP sendet typischerweise regelmäßig vollständige Routing-Updates an seine Nachbarn.

Vorteil #

Einfaches, robustes Grundprinzip.

Nachteil #

• relativ viel Overhead
• langsame Reaktion
• schlechte Skalierung

4.2.6 Loop-Vermeidung bei RIP #

Distance-Vector-Protokolle haben ein klassisches Problem: Routing-Loops.

Deshalb nutzt RIP Mechanismen wie:

• Split Horizon
• Route Poisoning
• Poison Reverse
• Hold-Down Timer

Diese Mechanismen sollen verhindern, dass sich Router gegenseitig falsche oder veraltete Wege zurückmelden.

4.2.7 Beispiel: Link-Ausfall bei RIP #

Wenn R2–R3 ausfällt, dauert es eine gewisse Zeit, bis alle Router das korrekt verstanden haben. In dieser Zwischenphase können falsche Annahmen entstehen.

Das ist ein Hauptgrund, warum RIP in modernen größeren Umgebungen nur selten noch sinnvoll ist.

4.3 OSPF – technische Funktionsweise im Detail #

OSPF steht für Open Shortest Path First und ist ein Link-State-Protokoll.

4.3.1 Grundidee von OSPF #

OSPF funktioniert völlig anders als RIP.

Bei OSPF sagen Router nicht einfach:

„Ich kenne Netz X in Y Hops“

Sondern eher:

„Das sind meine Links, meine Nachbarn und meine direkt angeschlossenen Netze.“

Jeder Router sammelt diese Informationen von allen anderen und baut sich daraus eine vollständige Topologiesicht auf.

4.3.2 Nachbarschaften mit Hello-Paketen #

OSPF-Router entdecken einander über Hello-Pakete.

Damit prüfen sie unter anderem: #

• Area-ID
• Timer
• Subnetz-Kontext
• Authentifizierung
• Router-ID

Nur wenn wichtige Parameter übereinstimmen, entsteht eine OSPF-Nachbarschaft.

4.3.3 Link-State Advertisements (LSAs) #

Die eigentlichen Topologieinformationen werden über LSAs verteilt.

Ein Router beschreibt darin seine Sicht auf:

• seine Links
• seine Netze
• seine Rolle im OSPF-Design

Diese LSAs werden im OSPF-Bereich geflutet, also verteilt, damit alle Router in einer Area eine konsistente Datenbasis haben.

4.3.4 Link-State Database (LSDB) #

Jeder OSPF-Router besitzt eine Link-State Database.

Diese enthält die gesammelten LSAs und bildet die logische Topologie der Area ab.

Wichtig:
Die LSDB ist noch nicht die Routingtabelle.
Sie ist die Datenbasis, aus der die Routingtabelle berechnet wird.

4.3.5 SPF-Berechnung #

OSPF verwendet einen Shortest Path First Algorithmus, meist basierend auf Dijkstra.

Jeder Router berechnet daraus:

• den kürzesten Weg zu allen bekannten Netzen,
• aus seiner eigenen Perspektive.

Das ist ein zentraler Unterschied zu RIP #

Bei OSPF rechnet jeder Router selbstständig auf Basis derselben Topologiesicht.
Bei RIP wird primär Distanzwissen weitergereicht.

4.3.6 OSPF-Metrik: Cost #

OSPF nutzt als Metrik den Cost.
Der Cost kann typischerweise aus Bandbreite abgeleitet oder manuell beeinflusst werden.

Konsequenz #

OSPF kann unterschiedliche Leitungsqualitäten sinnvoller bewerten als RIP.

4.3.7 Areas in OSPF #

OSPF ist für größere Netze gedacht und verwendet deshalb Areas.

Die wichtigste ist:

• Area 0 als Backbone Area

Andere Areas werden an Area 0 angebunden.

Warum Areas? #

Weil große Netze sonst zu viele Topologieinformationen global verteilen würden. Areas helfen bei:

• Skalierung
• Reduzierung von LSDB-Größe
• Begrenzung von SPF-Neuberechnungen
• Summarization an Bereichsgrenzen

4.3.8 Designated Router (DR) und Backup DR #

In Mehrpunktsegmenten, z. B. Ethernet-Netzen mit mehreren OSPF-Routern, wählt OSPF oft einen:

• Designated Router (DR)
• Backup Designated Router (BDR)

Warum? #

Damit nicht jeder mit jedem eine vollständige Adjazenz aufbauen muss. Das reduziert Komplexität und Overhead.

4.3.9 Beispielhafter OSPF-Ablauf #

R1 ---- R2 ---- R3

1. Router senden Hellos
2. Nachbarn erkennen sich
3. Adjazenzen entstehen
4. LSAs werden ausgetauscht
5. jeder baut LSDB auf
6. jeder berechnet per SPF den besten Pfad
7. Routingtabellen werden aktualisiert

4.3.10 Konvergenz bei OSPF #

OSPF reagiert typischerweise deutlich schneller und kontrollierter auf Änderungen als RIP.

Wenn ein Link ausfällt:

• wird das Ereignis erkannt,
• ein LSA aktualisiert,
• die neue Information geflutet,
• SPF neu berechnet,
• Routingtabelle angepasst.

4.4 BGP – technische Funktionsweise im Detail #

BGP steht für Border Gateway Protocol und ist ein Path-Vector-Protokoll.

Es ist das dominierende Routing-Protokoll des Internets und gleichzeitig eines der wichtigsten Protokolle für WAN, Provider- und Edge-Designs.

4.4.1 Grundidee von BGP #

BGP ist nicht primär dafür gebaut, im internen Netz „den schnellsten Link“ zu finden.
BGP ist vor allem dafür da, Präfixe zwischen autonomen Systemen auszutauschen und Pfade policy-gesteuert zu kontrollieren.

Autonomes System (AS) #

Ein autonomes System ist vereinfacht ein zusammenhängendes Netz unter gemeinsamer administrativer Kontrolle mit einer eigenen AS-Nummer.

Beispiel #

• Provider A = AS 64500
• Unternehmen B = AS 64510
• Provider C = AS 64520

4.4.2 BGP-Nachbarschaften #

BGP-Router bauen explizite Sessions zu definierten Nachbarn auf, typischerweise über TCP Port 179.

Im Gegensatz zu OSPF ist BGP also nicht einfach ein „Hallo, wer ist da auf dem Segment?“, sondern bewusst nachbarschaftsbasiert und sessionorientiert.

4.4.3 Was tauscht BGP aus? #

BGP tauscht Präfixe aus und versieht sie mit Attributen.

Wichtige BGP-Attribute sind z. B.:

• AS_PATH
• NEXT_HOP
• LOCAL_PREF
• MED
• Communities
• Origin

Diese Attribute sind entscheidend, weil BGP sehr stark policy-orientiert arbeitet.

4.4.4 AS_PATH #

Der AS_PATH zeigt, durch welche autonomen Systeme ein Präfix angekündigt wurde.

Warum ist das wichtig? #

• Schleifenvermeidung
• Pfadbewertung
• Policy-Entscheidungen

Wenn ein Router seine eigene AS-Nummer im empfangenen AS_PATH sieht, erkennt er einen Loop und verwirft die Route.

4.4.5 eBGP und iBGP #

eBGP #

BGP zwischen verschiedenen autonomen Systemen.

iBGP #

BGP innerhalb desselben autonomen Systems.

Diese Unterscheidung ist sehr wichtig, weil die Regeln und Designanforderungen unterschiedlich sind.

4.4.6 BGP-Entscheidungsprozess #

Wenn mehrere BGP-Wege zu einem Präfix existieren, wird nicht einfach nur eine „Metrik“ betrachtet, sondern eine Reihe von Attributen und Regeln.

Typisch spielen eine Rolle:

• höchste LOCAL_PREF
• kürzester AS_PATH
• Origin
• MED
• eBGP vor iBGP
• IGP-Kosten zum Next Hop
• weitere Vendor- oder Policy-Kriterien

Bedeutung #

BGP entscheidet nicht nur „welcher Weg ist kürzer?“, sondern oft:

„Welcher Weg ist aus Sicht meiner Policy bevorzugt?“

4.4.7 BGP als Policy-Protokoll #

Das ist eine der wichtigsten Eigenschaften von BGP.

BGP dient nicht nur dazu, Erreichbarkeit zu lernen, sondern auch dazu, gewünschtes Routingverhalten zu erzwingen.

Beispiele:

• Provider A soll primär für ausgehenden Verkehr genutzt werden
• eingehender Verkehr soll möglichst über Provider B kommen
• bestimmte Präfixe sollen nicht weiter annonciert werden
• Communities steuern Behandlung bei Upstreams

4.4.8 Beispiel: zwei Provider #

Ein Unternehmen hat zwei Provider. Beide liefern Wege zum Internet. BGP erlaubt jetzt nicht nur Redundanz, sondern auch:

• aktive/aktive oder aktive/passive Strategien
• Beeinflussung von eingehendem und ausgehendem Verkehr
• selektive Präfixpolitik

4.4.9 Warum BGP komplexer wirkt #

Weil BGP in einer anderen Welt spielt als OSPF oder RIP. Es geht weniger um „Topologie eines internen Netzes“ und mehr um:

• administrative Grenzen
• Routingpolitik
• Skalierung
• Stabilität
• Präfixkontrolle
• Interdomain-Routing

4.5 Vergleich der internen Arbeitslogik #

5. Wichtige Bestandteile / Mechanismen / Konzepte #

5.1 Routingtabelle vs. Protokolldatenbank #

Ein häufiger Denkfehler ist, dass ein Routing-Protokoll direkt gleichbedeutend mit der Routingtabelle sei.

Tatsächlich gibt es meist mehrere Ebenen:

• Nachbarschaftsinformationen
• pro Protokoll eigene Datenbanken
• Auswahl des besten Pfads
• Übernahme in die Routingtabelle
• Forwarding-Struktur

Beispiele #

• RIP verwaltet Distanzinformationen
• OSPF verwaltet eine LSDB
• BGP verwaltet BGP-Paths und Attribute
• erst danach wird ein bester Pfad in die Routingtabelle übernommen

5.2 Metrik #

Die Metrik entscheidet innerhalb eines Protokolls, welcher Weg bevorzugt wird.

Unterschiede #

• RIP: Hop Count
• OSPF: Cost
• BGP: kein einfacher „Kostenwert“, sondern mehrstufiger Attributentscheidungsprozess

Warum wichtig? #

Weil Routing-Protokolle nicht einfach „irgendwelche Wege“ übernehmen, sondern priorisieren müssen.

5.3 Administrative Distance #

Wenn ein Router dasselbe Ziel von mehreren Protokollen lernt, muss entschieden werden, welcher Quelle mehr vertraut wird.

Beispiel:

• statische Route
• OSPF-Route
• RIP-Route

Administrative Distance entscheidet zwischen diesen Quellen.

Wichtig #

Das wird oft mit Metrik verwechselt.
Administrative Distance = zwischen Quellen
Metrik = innerhalb eines Protokolls

5.4 Konvergenz #

Konvergenz beschreibt, wie schnell und stabil ein Netz nach Änderungen wieder in einen konsistenten Zustand kommt.

Warum wichtig? #

Wenn ein Link ausfällt, soll das Routing:

• den Fehler erkennen
• neue Wege finden
• Loops vermeiden
• schnell wieder stabil sein

Typische Einordnung #

• RIP: eher langsam
• OSPF: deutlich schneller
• BGP: abhängig vom Design, Fokus eher auf Stabilität und Policy als auf minimale Reaktionszeit

5.5 Schleifenvermeidung #

Routing-Loops sind gefährlich, weil Pakete im Kreis laufen.

Mechanismen #

• RIP: Split Horizon, Poisoning, Hold-Down
• OSPF: konsistente LSDB und SPF
• BGP: AS_PATH-Schleifenerkennung

5.6 Summarization #

Routen lassen sich zusammenfassen, um:

• Routingtabellen kleiner zu halten
• Updates zu reduzieren
• Topologien sauberer zu strukturieren

Besonders relevant #

• OSPF an Bereichsgrenzen
• BGP bei Präfixpolitik
• RIP nur begrenzt sinnvoll in größeren Designs

5.7 Redistribution #

Redistribution bedeutet, Routen eines Protokolls in ein anderes einzuspeisen.

Beispiel #

• statische Routen in OSPF
• OSPF in BGP
• BGP in internes Routing

Nutzen #

Integration unterschiedlicher Routingdomänen

Risiko #

• Routing-Loops
• ungewollte Präfixverbreitung
• inkonsistente Metriken
• schwer beherrschbare Designs

Redistribution ist nützlich, aber ein klassischer Stolperstein.

5.8 Hierarchie und Skalierung #

Routing-Protokolle skalieren nicht gleich gut.

RIP #

klein, einfach, begrenzt

OSPF #

hierarchisch mit Areas gut skalierbar

BGP #

sehr skalierbar für große Präfixmengen und Policies, aber designseitig anspruchsvoll

5.9 Timer und Stabilität #

Alle Routing-Protokolle nutzen Timer, etwa für:

• Hello
• Hold
• Dead Interval
• Session Keepalive
• Route Aging

Warum? #

Weil Router unterscheiden müssen zwischen:

• kurzfristiger Verzögerung
• echtem Ausfall
• veralteter Information

Falsch gewählte Timer können zu:

• unnötiger Instabilität
• langsamer Ausfallerkennung
• Flapping-Problemen

führen.

5.10 Flapping #

Flapping bedeutet, dass Links oder Routen ständig zwischen up/down oder verfügbar/nicht verfügbar wechseln.

Auswirkungen #

• häufige Neuberechnung
• hohe CPU-Last
• Instabilität
• kurzfristige Erreichbarkeitsprobleme

Besonders wichtig #

Bei BGP kann Route Flapping große Auswirkungen auf Nachbarschaften und globale Stabilität haben.

6. Einsatzgebiete in der Praxis #

RIP in der Praxis #

RIP wird heute eher selten in modernen Produktivnetzen eingesetzt, ist aber didaktisch wertvoll und existiert noch in:

• Altumgebungen
• sehr kleinen Netzen
• einfachen Spezialfällen
• Trainings- und Lernkontexten

OSPF in der Praxis #

OSPF ist sehr verbreitet in:

• Campus-Netzen
• Unternehmensnetzen
• Rechenzentren
• Multi-Site-Umgebungen
• internen Layer-3-Designs

Es ist oft der Standard, wenn internes dynamisches Routing gebraucht wird.

BGP in der Praxis #

BGP wird genutzt in:

• Provider-Netzen
• Internet-Uplinks
• Multi-Homing
• großen Rechenzentrumsdesigns
• WAN- und MPLS-/Carrier-Szenarien
• zunehmend auch in modernen Data-Center-Fabrics und Cloud-nahen Architekturen

7. Mehrere ausführliche Praxisbeispiele #

Praxisbeispiel 1: RIP in einem kleinen Schulungsnetz #

Ausgangssituation #

Ein Labor besteht aus drei Routern in Reihe. Ziel ist, grundlegendes dynamisches Routing zu demonstrieren.

R1 ---- R2 ---- R3

Jeder Router hat ein eigenes LAN.

Ziel #

Alle drei LANs sollen gegenseitig erreichbar sein, ohne auf jedem Router jede Route manuell einzutragen.

Ablauf #

1. Auf allen Routern wird RIP aktiviert.
2. Jeder Router annonciert seine direkt angeschlossenen Netze.
3. Periodische Updates verteilen diese Informationen.
4. Nach kurzer Zeit kennen alle Router alle Netze.

Bedeutung #

RIP zeigt sehr anschaulich, wie Router „Entfernung“ lernen.

Lernpunkt #

Für kleine Topologien ist RIP leicht verständlich. In echten größeren Umgebungen stößt es aber schnell an Grenzen.

Praxisbeispiel 2: OSPF in einem Campus-Netz mit Redundanz #

Ausgangssituation #

Ein Unternehmen hat zwei Core-Switche und mehrere Distribution-Switche. Zwischen den Geräten bestehen redundante Layer-3-Verbindungen.

Ziel #

• automatische Verteilung interner Netze
• Nutzung redundanter Pfade
• schnelle Reaktion bei Linkausfall

Ablauf #

1. Alle Core- und Distribution-Geräte sprechen OSPF.
2. Über Hello-Pakete entstehen Nachbarschaften.
3. Jeder Router erhält LSAs über die vorhandenen Links und Netze.
4. Jeder berechnet per SPF seine besten Wege.
5. Fällt ein Uplink aus, wird die Änderung über LSAs verteilt und neu berechnet.

Bedeutung #

Das Netz bleibt auch bei Ausfällen erreichbar, ohne dass Administratoren Routen manuell umstellen müssen.

Lernpunkt #

OSPF ist ideal, wenn interne Topologie, Redundanz und automatische Konvergenz wichtig sind.

Praxisbeispiel 3: OSPF mit Areas in einem größeren Unternehmen #

Ausgangssituation #

Ein Unternehmen hat mehrere Standorte und eine große interne Layer-3-Struktur. Ein einzelner flacher OSPF-Bereich würde zu groß und unübersichtlich werden.

Ziel #

Hierarchisches Design mit Area 0 und mehreren Nicht-Backbone-Areas.

Ablauf #

1. Core-Bereich bildet Area 0.
2. einzelne Standorte oder Gebäudebereiche werden als eigene Areas angebunden.
3. ABRs verbinden die Areas mit dem Backbone.
4. An den Area-Grenzen kann Summarization erfolgen.

Bedeutung #

Das reduziert Topologiekomplexität und verbessert Skalierbarkeit.

Lernpunkt #

OSPF ist nicht nur „an und läuft“, sondern profitiert stark von sauberem Design.

Praxisbeispiel 4: BGP mit zwei Internetprovidern #

Ausgangssituation #

Ein Unternehmen hat zwei Internetanschlüsse:

• Provider A
• Provider B

Es möchte Redundanz und eine gewisse Steuerung des Traffics.

Ziel #

• Ausfall eines Providers soll abgefangen werden
• ausgehender Verkehr soll bevorzugt über Provider A gehen
• bestimmte Präfixe sollen gezielt behandelt werden

Ablauf #

1. Der Edge-Router baut eBGP-Sessions zu beiden Providern auf.
2. Er lernt externe Präfixe.
3. Mittels LOCAL_PREF oder anderen Policies wird bestimmt, welcher Upstream bevorzugt wird.
4. Eigene Präfixe werden an beide Provider annonciert.
5. Fällt Provider A aus, bleiben Wege über Provider B.

Bedeutung #

Dieses Szenario ist ein Klassiker für BGP und mit statischen Routen nur sehr eingeschränkt sauber abbildbar.

Lernpunkt #

BGP ist das richtige Werkzeug, wenn es um Provideranbindung, Multi-Homing und Routingpolitik geht.

Praxisbeispiel 5: BGP im Rechenzentrum / Leaf-Spine #

Ausgangssituation #

Ein modernes Rechenzentrum nutzt eine Leaf-Spine-Topologie. Es gibt viele gleichartige Layer-3-Links und hohe Anforderungen an Skalierung.

Ziel #

• klar strukturierte Layer-3-Fabric
• gute Skalierbarkeit
• ECMP-Nutzung
• einfache Erweiterbarkeit

Ablauf #

1. Leafs und Spines sprechen BGP.
2. Jeder Leaf annonciert seine lokalen Netze.
3. BGP verteilt diese Präfixe kontrolliert durch die Fabric.
4. Bei gleichwertigen Wegen kann ECMP genutzt werden.

Bedeutung #

BGP ist hier nicht nur „für das Internet“, sondern ein internes Steuerprotokoll für große, klar modellierte Topologien.

Lernpunkt #

BGP ist deutlich vielseitiger, als viele Einsteiger zunächst annehmen.

Praxisbeispiel 6: Fehler durch falsche Redistribution #

Ausgangssituation #

Ein Administrator redistribuiert OSPF in BGP und gleichzeitig BGP zurück in OSPF, ohne Filter oder sauberes Design.

Problem #

• Präfixe erscheinen mehrfach
• unerwartete Wege entstehen
• potenziell Loops oder Instabilität

Bedeutung #

Die Technik funktioniert grundsätzlich, aber ohne Policy und Filter wird das Design schnell gefährlich.

Lernpunkt #

Redistribution ist kein Automatismus, sondern ein sensibler Eingriff in die Routinglogik.

8. Typische Probleme, Fehler und Missverständnisse #

8.1 „RIP, OSPF und BGP machen doch alle dasselbe“ #

Nein. Alle verteilen Routen, aber mit völlig unterschiedlicher Philosophie:

• RIP = Distanz
• OSPF = Topologiesicht
• BGP = Pfad- und Policy-Logik

8.2 „BGP ist nur für Provider“ #

Das ist zu kurz gedacht. BGP ist zwar das Internet-Routing-Protokoll, wird aber auch intern in Rechenzentren, WAN-Designs und Fabric-Architekturen eingesetzt.

8.3 „OSPF ist immer besser als RIP“ #

Für fast alle produktiven größeren internen Netze ja, aber didaktisch oder in sehr kleinen Spezialumgebungen kann RIP ausreichend sein. „Besser“ hängt immer vom Kontext ab.

8.4 „BGP sucht einfach den kürzesten Weg“ #

Nicht im Sinn von OSPF. BGP folgt primär Attributen und Policies, nicht bloß physischer Kürze oder minimalem Hop Count.

8.5 OSPF ohne sauberes Area-Design #

In kleinen Netzen ist eine einzelne Area unproblematisch. In größeren Umgebungen führt fehlende Hierarchie oft zu unnötiger Komplexität und größerer Instabilität.

8.6 Nachbarschaften kommen nicht zustande #

Typische Ursachen:

• Area-ID stimmt nicht
• Hello-/Dead-Timer unterschiedlich
• Authentifizierung passt nicht
• Interfaces im falschen Netz
• BGP-Neighbor falsch definiert

8.7 Routing-Loop durch unsaubere Redistribution #

Ein Klassiker bei Mischumgebungen und Migrationsprojekten.

8.8 Präfixfilter fehlen bei BGP #

Wenn Präfixe unkontrolliert angenommen oder annonciert werden, kann das zu massiven Routingproblemen führen.

8.9 „Dynamisches Routing heißt automatisch Self-Healing“ #

Nur bedingt. Routing-Protokolle reagieren automatisch auf viele Zustandsänderungen, aber falsches Design, asymmetrische Wege, instabile Links oder schlechte Policies können trotzdem Probleme erzeugen.

8.10 Verwechslung von Erreichbarkeit und Sicherheit #

Ein Routing-Protokoll sorgt für Erreichbarkeit. Es ist keine Sicherheitsfunktion an sich. Sicherheit braucht zusätzlich:

• Filter
• Firewalls
• Authentifizierung
• Segmentierung
• Monitoring

9. Sicherheit / Risiken #

9.1 Authentifizierung von Routing-Protokollen #

Routinginformationen sind kritisch. Wenn ein Angreifer falsche Informationen einspeisen kann, entstehen:

• Blackholes
• Umleitungen
• Loops
• Datenverkehr über falsche Pfade

Daher wichtig:

• Authentifizierung bei OSPF/RIP, wo unterstützt
• MD5/HMAC-Mechanismen je nach Plattform und Version
• BGP-Sessions schützen, ggf. MD5/TCP-AO oder Infrastrukturfilter

9.2 BGP-Risiken #

BGP ist sehr mächtig, aber auch sensibel.

Typische Risiken #

• Prefix Hijacking
• Route Leaks
• falsche Announcements
• zu große Routingtabellen
• Session-Flapping

Gegenmaßnahmen #

• Prefix Filtering
• AS_PATH-Filter
• Max-Prefix-Limits
• saubere Peering-Policies
• RPKI, wo sinnvoll

9.3 OSPF-Risiken #

Wenn ein Angreifer OSPF sprechen und LSAs einspeisen könnte, wäre das gefährlich.

Gegenmaßnahmen #

• Routing nur in vertrauenswürdigen Segmenten
• Authentifizierung
• passive Interfaces
• Nachbarschaften bewusst kontrollieren

9.4 RIP-Risiken #

RIP ist aufgrund seiner Einfachheit besonders ungeeignet für unsichere oder größere Umgebungen. Es ist leichtgewichtig, aber auch weniger robust und weniger fein steuerbar.

9.5 Best Practices #

Allgemein #

• Routing-Protokolle nur dort aktivieren, wo nötig
• Authentifizierung verwenden
• Nachbarschaften absichern
• Logs und Monitoring etablieren
• Protokollwahl bewusst treffen

Für OSPF #

• Areas sinnvoll planen
• passive Interfaces verwenden
• Summarization bewusst einsetzen

Für BGP #

• Peers strikt definieren
• Prefix Filtering
• Communities und Policies dokumentieren
• Max-Prefix-Limits setzen
• Änderungen testen

10. Vergleich mit ähnlichen Technologien #

RIP vs. OSPF vs. BGP direkt #

Routing-Protokolle vs. statische Routen #

Statische Routen:

• einfach
• kontrolliert
• keine automatische Anpassung

Routing-Protokolle:

• automatischer Austausch
• bessere Skalierung
• mehr Komplexität
• Reaktion auf Änderungen

OSPF vs. IS-IS #

IS-IS ist ebenfalls ein Link-State-Protokoll und in manchen Provider- und Carrier-Netzen sehr verbreitet. In vielen Enterprise-Umgebungen ist OSPF jedoch der häufiger anzutreffende Standard.

BGP vs. OSPF #

OSPF ist stärker topologieorientiert und intern gedacht.
BGP ist stärker pfad- und policyorientiert und besonders für AS-Grenzen oder skalierte Fabric-/Edge-Designs wichtig.

11. Praxis-Teil (Befehle, Tools, reale Anwendungsszenarien) #

Die konkrete Syntax hängt stark vom Hersteller und Betriebssystem ab. Hier sind bewusst generische und plattformnahe Beispiele gewählt.

11.1 Routingtabelle prüfen #

Unter Linux:

ip route

Nutzen #

Zeigt, welche Routen tatsächlich aktiv in der Routingtabelle stehen. Wichtig, um zu sehen, was ein Routing-Protokoll am Ende wirklich ins System eingebracht hat.

11.2 Route zu einem Ziel prüfen #

ip route get 10.20.30.40

Nutzen #

Zeigt, welchen Weg das System für ein bestimmtes Ziel nehmen würde.

11.3 OSPF-Nachbarn prüfen #

Je nach Netzplattform gibt es sinngemäß Befehle wie:

show ip ospf neighbor

Was sieht man? #

• Nachbar-Router-ID
• Interface
• Zustand der Adjazenz
• ggf. DR/BDR-Status

Warum wichtig? #

Wenn OSPF nicht funktioniert, ist die Nachbarschaft oft die erste Prüfstation.

11.4 OSPF-Datenbank prüfen #

show ip ospf database

Bedeutung #

Zeigt die LSDB und damit, welche Topologieinformationen ein Router kennt.

Praxisnutzen #

Wichtig, wenn:

• Netze fehlen
• LSAs nicht ankommen
• SPF unplausibel erscheint

11.5 BGP-Sitzungen prüfen #

show ip bgp summary

Was sieht man? #

• Nachbarn
• Session-Zustand
• Anzahl empfangener Präfixe
• Uptime
• Fehlverhalten oder Session-Instabilität

Warum wichtig? #

Eine BGP-Konfiguration kann formal vorhanden sein, aber ohne etablierte Session funktioniert nichts.

11.6 BGP-Präfixe prüfen #

show ip bgp

oder plattformabhängige Varianten.

Was sieht man? #

• gelernte Präfixe
• Next Hops
• AS_PATH
• Status und bester Pfad

Praxisnutzen #

Hilft zu verstehen, warum ein bestimmter Weg gewählt wurde.

11.7 Traceroute zur Pfadvalidierung #

traceroute 8.8.8.8

oder intern zu einem entfernten Netz.

Nutzen #

• zeigt Zwischenrouter
• macht Wege sichtbar
• hilft bei asymmetrischen oder unerwarteten Pfaden

11.8 OSPF-Konfigurationslogik – konzeptionell #

Typische Grundschritte:

1. Router-ID setzen
2. relevante Interfaces OSPF zuordnen
3. Area festlegen
4. Authentifizierung aktivieren
5. passive Interfaces definieren, wo keine Nachbarn entstehen sollen

Warum passive Interfaces? #

Damit Netze advertised werden können, ohne auf jedem Benutzersegment OSPF-Hellos zu senden.

11.9 BGP-Konfigurationslogik – konzeptionell #

Typische Grundschritte:

1. eigene AS definieren
2. Neighbor definieren
3. entfernte AS angeben
4. zu annoncierende Präfixe definieren
5. Import-/Export-Policies setzen
6. Prefix-Filter und Limits konfigurieren

Warum Policies so wichtig sind #

BGP ohne saubere Filter kann schnell gefährlich werden.

11.10 Fehlersuche in der Praxis #

RIP #

• stimmen Interfaces?
• werden Updates empfangen?
• wird das Zielnetz überhaupt announced?
• überschreitet der Hop Count Grenzen?

OSPF #

• stimmen Area und Timer?
• passt Authentifizierung?
• sind Router wirklich Nachbarn?
• ist die LSDB konsistent?

BGP #

• TCP-Port 179 erreichbar?
• Session Established?
• AS-Nummern korrekt?
• Next Hop erreichbar?
• Filter blockieren vielleicht alles?

11.11 ASCII-Darstellung der Protokollphilosophien #

RIP #

R1 sagt zu R2:
"Ich kenne 10.1.0.0/24 in 1 Hop"

OSPF #

R1 sagt zu allen:
"Das sind meine Links und Netze"
Jeder Router berechnet selbst den kürzesten Weg

BGP #

R1 sagt zu R2:
"Ich kann Präfix X erreichen, dieser Pfad läuft über AS 65001 65002"

11.12 Reales Anwendungsszenario: Migration von statisch zu OSPF #

Ausgangssituation #

Ein Unternehmen hat über Jahre viele statische Routen aufgebaut. Mit wachsender Anzahl an Standorten und Redundanzen wird das unübersichtlich.

Vorgehen #

1. Kernnetz definieren
2. OSPF im Backbone aufbauen
3. Randstandorte schrittweise anbinden
4. statische Routen kontrolliert ersetzen
5. Default-Routen und Sonderfälle bewusst behandeln

Nutzen #

• weniger manueller Pflegeaufwand
• bessere Reaktion bei Ausfällen
• sauberere Topologiesicht

Lernpunkt #

Routing-Protokolle sollten nicht nur „konfiguriert“, sondern architektonisch eingeführt werden.

12. Fazit #

Routing-Protokolle sind essenziell, sobald Netzwerke mehr sein sollen als kleine, manuell gepflegte Inseln. Sie ermöglichen es Routern, Erreichbarkeit automatisch zu lernen, Pfade zu bewerten, auf Änderungen zu reagieren und größere Topologien überhaupt beherrschbar zu machen.

Die drei klassischen Protokolle RIP, OSPF und BGP stehen dabei für drei grundlegend unterschiedliche Ansätze:

• RIP ist einfach und historisch bedeutsam, aber in Skalierung und Konvergenz stark begrenzt.
• OSPF ist das typische interne Routing-Protokoll für viele Enterprise-Netze und verbindet gute Konvergenz mit hierarchischer Struktur.
• BGP ist das zentrale Policy- und Interdomain-Protokoll des Internets und zugleich ein mächtiges Werkzeug für Edge-, Provider- und moderne Fabric-Designs.

Wer Routing-Protokolle wirklich verstehen will, sollte sich nicht nur einzelne Befehle merken, sondern die zugrunde liegenden Denkmodelle verinnerlichen:

• Distance Vector denkt in Distanzen,
• Link State denkt in Topologien,
• Path Vector denkt in Pfaden und Policies.

Erst daraus entsteht ein sauberes Verständnis dafür, warum RIP, OSPF und BGP sich so unterschiedlich verhalten und warum sie nicht gegeneinander „gewonnen“ haben, sondern jeweils für bestimmte Aufgaben entstanden sind.

In der Praxis gilt:

• kleine und einfache Netze brauchen nicht immer die komplexeste Lösung,
• größere und redundante Netze profitieren fast immer von dynamischem Routing,
• und BGP sollte nur dort eingesetzt werden, wo seine Policy-Stärke wirklich gebraucht wird.

Richtig geplant und verstanden sind Routing-Protokolle kein abstraktes Spezialthema, sondern die Grundlage stabiler, skalierbarer und professionell betriebener Netzwerke.