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Kapitel XI: 11.1 Geräte der Schicht 3 11.1.1. Router Bei Netzen gibt es zwei Adressierungsschemata: das eine Schema verwendet die MAC-Adresse (eine Adresse der Sicherungsschicht), das andere eine in der Vermittlungsschicht befindliche Adresse (z.B. IP-Adresse). Ein Router ist ein Netzkopplungselement, das Datenpakete mithilfe von Adressen der Schicht 3 zwischen Netzen übermittelt. Er kann intelligente Entscheidungen hinsichtlich des besten Wegs für die Datenübertragung im Netz treffen (Pfadbestimmung) 11.1.2. Schicht 3 - Adressen Bridges und Switches treffen Entscheidungen bezüglich der Weiterleitung von Daten anhand physikalischer Adressen bzw. MAC-Adressen. Router verwenden für diesen Zweck ein Adressierungsschema der Schicht 3. Sie benutzen IP-Adressen bzw. logische Adressen. Da IPAdressen in eine Software integriert sind und auf das Netz verweisen, in dem sich ein Gerät befindet, werden diese Adressen gelegentlich als Protokolladressen oder Netzadressen bezeichnet. Physikalische Adressen bzw. MAC-Adressen werden normalerweise vom Hersteller der Netzkarte zugewiesen und sind auf der Karte festcodiert. IP-Adressen werden normalerweise vom Netzadministrator zugewiesen. Tatsächlich gruppiert er Geräte im IP-Adressierungsschema häufig nach ihrem geografischen Standort, der Abteilung oder dem Stockwerk innerhalb eines Gebäudes. Da IP-Adressen in eine Software integriert sind, lassen sie sich relativ einfach ändern. Bridges und Switches werden primär zum Verbinden von Segmenten in einem Netz eingesetzt. Router dienen zum Verbinden separater Netze und für den Zugriff auf das weltweite Internet. Dies geschieht mithilfe des End-to-End-Routings. 11.1.3. Eindeutige Netzadressen Router verbinden zwei oder mehr Netze, von denen jedes eine eindeutige Netzadresse besitzen muss, damit Daten erfolgreich übertragen werden können. Die eindeutige Netzadresse ist in der IPAdresse enthalten, die jedem mit diesem Netz verbundenen Gerät zugewiesen wird. Beispiel: Ein Netz besitzt eine eindeutige Netzadresse, in unserem Beispiel A. Mit ihm sind vier Geräte verbunden. Die IP-Adressen der Geräte lauten A2, A3, A4 und A5. Da die Schnittstelle, an der der Router eine Verbindung zu einem Netz herstellt, als Teil des Netzes betrachtet wird, lautet die IPAdresse der Schnittstelle, über die der Router mit Netz A verbunden ist, A1. Beispiel: An ein anderes Netz mit der eindeutigen Netzadresse B sind vier Geräte angeschlossen. Dieses Netz ist mit demselben Router verbunden, jedoch über eine andere Schnittstelle. Die IP-Adressen der am zweiten Netz angeschlossenen Geräte lauten B4, B2, B3 und B5. Die IP-Adresse der zweiten RouterSchnittstelle lautet B1. Beispiel: Sie möchten Daten von einem Netz zu einem anderen übertragen. Das Quellnetz ist A, das Zielnetz B und ein Router ist an die Netze A, B, C und D angeschlossen. Wenn die von Netz A gesendeten Daten (Frames) beim Router ankommen, führt er die folgenden Schritte durch: 1. Er entfernt den Header der Sicherungsschicht, der vom Frame transportiert wird. (Der Header der Sicherungsschicht enthält die MAC-Adresse des Absenders und des Empfängers.) 2. Er überprüft die Netzadresse, um das Zielnetz zu bestimmen. 3. Er stellt anhand seiner Routing-Tabellen fest, über welche seiner Schnittstellen er die Daten übertragen muss, damit sie zum Zielnetz gelangen. In unserem Beispiel legt der Router fest, dass er die Daten von Netz A zu Netz B über die Schnittstelle mit der Adresse B1 sendet. Bevor der Router jedoch die Daten über die Schnittstelle B1 versendet, kapselt er sie im entsprechenden Daten-Frame 11.1.4. Router/Schnittstselle Port Die Stelle, an der ein Router mit einem Netz verbunden ist, wird als Schnittstelle oder auch als Port bezeichnet. Beim IP-Routing muss jede Schnittstelle über eine eigene, eindeutige Netz- oder Subnetzadresse verfügen. 11.2. Kommunikation zwischen Netzen 11.2.1. Methoden zum Zuordnen einer Adresse Nachdem Sie das Adressierungsschema für ein Netz bestimmt haben, müssen Sie die Methode wählen, mit der Hosts eine Adresse zugewiesen werden soll. Im Wesentlichen gibt es zwei Methoden zum Zuweisen von IP-Adressen, nämlich die statische Adressierung und die dynamische Adressierung. Unabhängig davon, welches Adressierungsschema Sie verwenden, kann dieselbe IPAdresse immer nur einer Schnittstelle zugewiesen werden. Statische Adressierung Wenn Sie IP-Adressen statisch zuweisen, müssen Sie jedes einzelne Gerät eigens mit einer IPAdresse konfigurieren. Diese Methode erfordert eine sehr genaue Aufzeichnung der verwendeten IPAdressen, da Probleme im Netz auftreten können, falls Sie eine IP-Adresse mehrmals vergeben. Dynamische Adressierung Es stehen Ihnen mehrere Methoden zur Auswahl, um IP-Adressen dynamisch zuzuweisen. Reverse Address Resolution Protocol (RARP) Das Reverse Address Resolution Protocol (RARP) bindet MAC-Adressen an IP-Adressen. Diese Bindung ermöglicht einigen Netzkopplungselementen, Daten zu kapseln, bevor sie über das Netz gesendet werden. Netzkopplungselemente, wie z. B. laufwerklose Arbeitsstationen, kennen möglicherweise ihre MAC-Adresse, nicht aber ihre IP-Adresse. Für Geräte, die das RARP-Protokoll verwenden, ist ein RARP-Server im Netz erforderlich, um RARPAnforderungen zu beantworten. Die Quelle kennt die eigene MAC-Adresse, ist aber nicht in der Lage, die eigene IPAdresse in ihrer ARP-Tabelle zu ermitteln. Damit das Zielgerät die Daten abrufen, an höhere Schichten des OSI-Modells weiterleiten und dem Quellgerät antworten kann, muss das Datenpaket sowohl die MAC-Adresse als auch die IP-Adresse des Quellgeräts enthalten. Zu diesem Zweck initiiert das Quellgerät einen Prozess, der als RARP-Anforderung bezeichnet wird und dem Gerät hilft, seine eigene IP-Adresse zu finden. Das Gerät generiert ein RARP-Anforderungspaket und sendet es an das Netz. Um sicherzustellen, dass alle Geräte die RARP-Anforderung im Netz erkennen, verwendet es eine IP-Broadcast-Adresse. In einer RARP-Anforderung unterscheiden sich die MAC-Header, IP-Header und der "Betriebscode" von einer ARP-Anforderung. Das RARP-Paketformat beinhaltet Felder für die MAC-Adresse des Ziel- und des Quellgeräts. Das Feld für die IPAbsenderadresse ist leer. Der Broadcast wird an alle Geräte im Netz weitergeleitet, weshalb die IP-Zieladresse aus lauter binären Einsen besteht. Arbeitsstationen, die das RARP-Protokoll ausführen, besitzen im ROM Codes, die sie an den Anfang des RARP-Prozesses bringen und den RARP-Server suchen. BOOTstrap Protocol (BOOTP) Beim Start setzen Geräte das BOOTstrap Protocol (BOOTP) ein, um eine IP-Adresse zu erhalten. BOOTP verwendet zum Übertragen von Nachrichten UDP, wobei die UDP-Nachricht in einem IP-Datagramm gekapselt ist. Computer benutzen BOOTP, um ein IP-BroadcastDatagramm zu senden (mithilfe einer IP-Zieladresse, die gänzlich aus binären Einsen besteht - 255.255.255.255). Ein BOOTP-Server empfängt den Broadcast und sendet dann selbst einen Broadcast. Der Client erhält ein Datagramm und überprüft die MAC-Adresse. Falls er im Zieladressfeld seine eigene MAC-Adresse findet, verwendet er die in diesem Datagramm enthaltene IP-Adresse. Wie das RARP-Protokoll arbeitet auch das BOOTP-Protokoll in einer Client-Server-Umgebung und erfordert nur eine Einzelpaketvermittlung. Im Gegensatz zum RARP-Protokoll jedoch, das nur eine IP-Adresse mit vier Oktetten zurücksendet, können BOOTP-Datagramme die IP-Adresse, die Adresse eines Routers (Standard-Gateway), die Adresse eines Servers und ein herstellerspezifisches Feld enthalten. Eines der Probleme mit BOOTP ist, dass es nicht für die dynamische Adresszuordnung ausgelegt wurde. Mit BOOTP können Sie eine Konfigurationsdatei erstellen, die die Parameter für jedes Gerät festlegt. Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Das Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) wurde als Nachfolger von BOOTP vorgeschlagen. Im Gegensatz zu BOOTP ermöglicht DHCP einem Host, eine IP-Adresse schnell und dynamisch abzurufen. Für die Verwendung von DHCP ist lediglich ein festgelegter Bereich von IP-Adressen auf einem DHCP-Server erforderlich. Wenn Hosts den Online-Betrieb aufnehmen, kontaktieren sie den DHCP-Server und fordern eine Adresse an. Der DHCP-Server wählt eine Adresse aus und ordnet sie diesem Host zu. Mit dem DHCP kann die gesamte Konfiguration des Computers in einer einzigen Nachricht abgerufen werden (z. B. kann der Server zusammen mit der IP-Adresse auch eine Subnetzmaske senden). 11.2.2. DHCP – Initialisierungssequenz Wenn ein DHCP-Client startet, wird er in einen Initialisierungszustand versetzt. Er sendet DHCPDISCOVER-Broadcast-Nachrichten in Form von UDP-Paketen, für die als Port-Nummer die Nummer des BOOTP-Ports festgelegt ist. Nachdem der Client die DHCPDISCOVER-Pakete gesendet hat, wechselt er in den Auswahlzustand und sammelt DHCPOFFER-Antworten vom DHCP-Server. Anschließend wählt er die zuerst empfangene Antwort und handelt mit dem DHCP-Server die Leasing-Zeit aus (den Zeitraum, in dem der Client die Adresse behalten kann, ohne das Leasing zu erneuern), indem er ein DHCPREQUEST-Paket sendet. Der DHCP-Server bestätigt eine Clientanforderung mit einem DHCPACK-Paket. Der Client kann jetzt in den gebundenen Zustand wechseln und die Adresse verwenden. 11.2.3. IP – Schlüsselkomponenten Damit Geräte kommunizieren können, benötigt das sendende Gerät sowohl die IP-Adresse als auch die MAC-Adresse des Zielgeräts. Die TCP/IP-Familie verfügt über ein Protokoll (ARP), das die MACAdresse automatisch abrufen kann. ARP ermöglicht einem Computer, die MAC-Adresse des Computers zu finden, dem eine bestimmte IP-Adresse zugeordnet ist. Hinweis: Die Basiseinheit für die IP-Datenübertragung ist das IP-Paket. Die Paketverarbeitung wird in der Software durchgeführt. Pakete werden in zwei Hauptkomponenten unterteilt: den Header, der die Absender- und Zieladresse enthält, und die Daten. Hinweis: Ein weiterer Hauptbestandteil von IP ist das Internet Control Message Protocol (ICMP). Dieses Protokoll wird von Geräten verwendet, um ein Problem an den Absender einer Nachricht zu melden. Falls beispielsweise ein Router ein Paket empfängt, das er nicht übertragen kann, benachrichtigt er den Absender des Pakets. Eine der zahlreichen Eigenschaften von ICMP ist die Echo-Anforderung/Echo-Antwort, eine Komponente, die mithilfe eines Ping-Tests prüft, ob ein Paket ein Ziel erreichen kann. 11.2.4. Funktionsweise des ARP (Adress Resolution Protocols) Protokolle der Schicht 3 legen fest, ob Daten über die Vermittlungsschicht hinaus auf höhere Schichten des OSI-Modells übertragen werden. Ein Datenpaket muss sowohl eine MAC-Zieladresse als auch eine IP-Zieladresse enthalten. Fehlt die MAC-Adresse, kann der Frame auf Schicht 2 nicht verarbeitet werden. Fehlt die IP-Zieladresse, werden die Daten von Schicht 3 nicht an die höheren Schichten weitergegeben. Auf diese Weise fungieren MAC- und IP-Adressen als gegenseitige Kontrollen. Wenn einem Quellgerät eine IP Adresse als Zieladresse vorliegt, sucht es in seiner ARP Tabelle nach der zugehörigen MAC-Adresse. Wenn ein solcher Eintrag in der Tabelle gefunden wird (IP- zu MAC-Adresse) bindet es die MAC-Adresse zu der IP-Adresse und verwendet sie bei der Kapselung des Pakets. Die MAC-Adressen, die die Geräte den gekapselten Daten hinzufügen müssen, können auf verschiedene Weise ermittelt werden. Einige Geräte verfügen über Tabellen mit den MAC- und IPAdressen anderer Geräte, die mit demselben LAN verbunden sind. Die als Address Resolution Protocol (ARP)-Tabellen bezeichneten Listen ordnen IP-Adressen den entsprechenden MACAdressen zu. Jeder Computer in einem Netz verwaltet eine eigene ARP-Tabelle. Wann immer ein Netzkopplungselement Daten in einem Netz überträgt, verwendet es die in der ARP-Tabelle erhaltenen Informationen. Wenn ein Quellgerät die IP-Adresse für ein Zielgerät festlegt, ermittelt es die MAC-Adresse des Zielgeräts in seiner ARP-Tabelle. Findet das Quellgerät einen Eintrag in der Tabelle (IP-Zieladresse zu MAC-Zieladresse), verbindet oder assoziiert es die IP-Adresse mit der MAC-Adresse und verwendet sie zum Kapseln der Daten. 11.2.5 ARP – Prozess in einem Subnetz Will ein Host Daten an einen anderen Computer senden, muss er die IP-Zieladresse kennen. Falls er in seiner eigenen ARP-Tabelle keine MAC-Adresse für den Zielcomputer findet, initiiert der Host einen Prozess, der als ARP-Anforderung bezeichnet wird. Mit einer ARP-Anforderung kann er die MAC-Zieladresse ermitteln. Ein Host erstellt ein ARP-Anforderungspaket und sendet es an alle am Netz angeschlossenen Geräte. Um sicherzustellen, dass alle Geräte die ARP-Anforderung im Netz erkennen, verwendet die Quelle eine MAC-Broadcast-Adresse. In der Broadcast-Adresse eines MAC-Adressierungsschemas sind alle Stellen auf das Hexadezimalformat F gesetzt. Eine MAC-Broadcast-Adresse hat somit das Format FFFF-FF-FF-FF-FF. Da ARP-Anforderungspakete in einem Broadcast-Modus gesendet werden, empfangen alle Geräte im lokalen Netz die Pakete und leiten sie zur genaueren Überprüfung an die Vermittlungsschicht weiter. Stimmt die IP-Adresse eines Geräts mit der IP-Zieladresse in der ARP-Anforderung überein, antwortet das Gerät, indem es seine MAC-Adresse an das Quellgerät sendet. Dieser Vorgang wird als ARPAntwort bezeichnet. 11.3. Erweiterte ARP – Prozesse 11.3.1. Standard – Gateway Damit ein Gerät mit einem Gerät in einem anderen Netz kommunizieren kann, müssen Sie einen Standard-Gateway angeben. Bei einem Standard-Gateway handelt es sich um die IP-Adresse der Schnittstelle auf dem Router, der mit dem Netzsegment verbunden ist, in dem sich der Absender-Host befindet. Die IP-Adresse des Standard-Gateways muss sich auf dasselbe Netzsegment beziehen, in dem sich auch der Absender-Host befindet. Ist kein Standard-Gateway festgelegt, kann die Kommunikation ausschließlich im logischen Netzsegment des Geräts erfolgen. Der Computer, der die Daten sendet, vergleicht die IP-Adresse des Zielgeräts mit seiner eigenen ARP-Tabelle. Falls er keine Übereinstimmung findet, muss er über eine IP-Adresse verfügen, die er verwenden kann. Ohne einen Standard-Gateway hat der Quell-Computer keine MAC-Zieladresse und die Nachricht kann nicht übertragen werden. 11.3.2. Probleme bei senden von Daten an Knoten in unterschiedlichen Netzen Eines der Hauptprobleme in Netzen ist die Kommunikation mit Geräten, die sich nicht im selben physischen Netzsegment befinden. Das Problem hat zwei Aspekte: zum einen die Ermittlung der MAC-Adresse des Ziel-Hosts und zum anderen die Übertragung der Datenpakete von einem Netzsegment in ein anderes, damit sie zum Ziel-Host gelangen. 11.3.3. So sendet ARP Daten an entfernte Netze ARP verwendet für seine Protokollnachrichten Broadcast-Pakete. Router leiten jedoch keine Broadcast-Pakete weiter. Damit ein Gerät Daten an die Adresse eines Geräts in einem anderen Netzsegment senden kann, sendet das Quellgerät die Daten an einen Standard-Gateway. Beim Standard-Gateway handelt es sich um die IP-Adresse der Router-Schnittstelle, die mit demselben physikalischen Netzsegment wie der Quell-Host verbunden ist. Der Quell-Host vergleicht die IPZieladresse mit seiner eigenen IP-Adresse, um festzustellen, ob sich die beiden IP-Adressen im selben Segment befinden. Ist der empfangende Host in einem anderen Segment platziert, sendet der Quell-Host die Daten an den Standard-Gateway. 11.3.4. Proxy ARP Proxy ARP ist eine Variante des ARP-Protokolls, bei dem ein Zwischengerät (z. B. ein Router) im Auftrag eines Endknotens eine ARP-Antwort an den anfordernden Host schickt. Router, die Proxy ARP ausführen, fangen ARP-Pakete ab und beantworten die Anforderungen, in denen sich die IPAdresse außerhalb des Adressbereichs des lokalen Subnetzes befindet, mit ihrer eigenen MACAdresse. In der vorangegangenen Beschreibung, wie Daten an einen Host in einem anderen Subnetz gesendet werden, war der Standard-Gateway konfiguriert. Falls für den Quell-Host kein Standard-Gateway konfiguriert ist, sendet er eine ARP-Anforderung. Alle Hosts innerhalb des Segments, einschließlich des Routers, empfangen die ARP-Anforderung. Der Router vergleicht die IP-Zieladresse mit der IPSubnetzadresse, um festzustellen, ob sich die IP-Zieladresse im selben Subnetz wie der Quell-Host befindet. Handelt es sich um dieselbe Subnetzadresse, verwirft der Router das Paket. Das Paket wird verworfen, da sich die IP-Zieladresse im selben Segment wie die IP-Adresse der Quelle befindet. Dies bedeutet, dass ein anderes Gerät im Segment die ARP-Anforderung beantworten sollte. Eine Ausnahme besteht, wenn die IP-Zieladresse derzeit nicht zugewiesen ist. Dann wird auf dem QuellHost eine Fehlerantwort generiert. Handelt es sich um die Adresse eines anderen Subnetzes, antwortet der Router mit seiner eigenen MAC-Adresse für die Schnittstelle, die direkt mit dem Segment verbunden ist, in dem sich der QuellHost befindet. Dies ist das Proxy ARP. Da die MAC-Adresse des Ziel-Hosts nicht verfügbar ist, stellt der Router seine MAC-Adresse zur Verfügung, um das Paket zu empfangen. Dann kann der Router die ARP-Anforderung anhand der IP-Zieladresse an das entsprechende Subnetz weiterleiten, von wo aus sie an das Zielgerät übertragen wird. 11.3.5. Vier Flussdiagramme an Schicht 3 Erstellen Sie Flussdiagramme für die folgenden Prozesse: 1. ARP 2. RARP 3. BOOTP 4. DHCP 11.4. Routbare Protokolle 11.4.1. Geroutete Protokolle IP ist ein Protokoll der Vermittlungsschicht und kann daher über ein Netz von Netzwerken geroutet werden. Protokolle, die die Vermittlungsschicht unterstützen, werden als geroutete oder routbare Protokolle bezeichnet. 11.4.2. Weitere geroutete Protokolle Den Schwerpunkt dieses Kurses bildet eines der am häufigsten verwendeten routbaren Protokolle, das IP-Protokoll. Obwohl Sie sich überwiegend mit IP beschäftigen werden, ist es wichtig zu wissen, dass es auch noch andere routbare Protokolle gibt. Zwei davon sind IPX/SPX und AppleTalk. 11.4.3. Routbare und nicht routbare Protokolle Protokolle wie beispielsweise IP, IPX/SPX und AppleTalk unterstützen Schicht 3 und sind daher routbar. Es gibt jedoch auch Protokolle, die Schicht 3 nicht unterstützen. Sie zählen zu den nicht routbaren Protokollen. Das gängigste dieser nicht routbaren Protokolle ist NetBEUI. NetBEUI ist ein kleines, schnelles und effizientes Protokoll, dessen Ausführung sich auf ein Segment beschränkt. 11.4.4. Eigenschaften routbarer Protokolle Damit ein Protokoll routbar wird, muss es das Zuweisen einer Netzadresse sowie einer Host-Adresse zu jedem individuellen Gerät ermöglichen. Bei einigen Protokollen, wie z. B. IPX, müssen Sie lediglich eine Netzadresse zuweisen, denn diese Protokolle verwenden als physikalische Nummer die MACAdresse eines Hosts. Bei anderen Protokollen, wie z. B. IP, müssen Sie sowohl eine vollständige Adresse als auch eine Subnetzmaske angeben. Sie erhalten die Netzadresse, indem Sie die Adresse mit AND mit der Subnetzmaske verbinden. 11.5. Routing Protokolle 11.5.1. Beispiele für Routing Protokolle Routing-Protokolle (Hinweis: Verwechseln Sie sie nicht mit gerouteten Protokollen.) legen die Wege fest, über die Pakete gerouteter Protokolle an das Ziel übertragen werden. Zu den Routing-Protokollen gehört z. B. das Routing Information Protocol (RIP), das Interior Gateway Routing Protocol (IGRP), das Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP) sowie Open Shortest Path First (OSPF). Routing-Protokolle ermöglichen am Netz angeschlossenen Routern, intern ein Verzeichnis anderer im Netz oder Internet befindlicher Router zu erstellen. Anhand des Verzeichnisses kann das Routing stattfinden (d. h. das Auswählen des besten Wegs und das Weiterleiten bzw. Switching). Solche Verzeichnisse werden zu einem Bestandteil der Routing-Tabelle jedes Routers. 11.5.2. Definition von Routing Protokollen Router verwenden Routing-Protokolle, um Routing-Tabellen auszutauschen und RoutingInformationen für den gemeinsamen Gebrauch freizugeben. Innerhalb eines Netzes ist das am häufigsten verwendete Protokoll für die Übertragung von Routing-Informationen zwischen Routern im selben Netz das Routing Information Protocol (RIP). Dieses zur Klasse der Interior Gateway Protocols (IGP) gehörige Protokoll berechnet Entfernungen zu einem Zielhost anhand der Anzahl von Hops (d. h. die Anzahl der Router), die ein Paket durchlaufen muss. RIP ermöglicht Routern, ihre RoutingTabellen in programmierbaren Intervallen (normalerweise alle 30 Sekunden) zu aktualisieren. Ein Nachteil von Routern, die RIP verwenden, ist, dass sie ständig Verbindungen zu benachbarten Routern herstellen, um ihre Routing-Tabellen zu aktualisieren, und auf diese Weise große Mengen an Netzverkehr erzeugen. RIP ermöglicht Routern zu bestimmen, welcher Weg zum Senden von Daten verwendet werden soll. Zu diesem Zweck verwendet das Protokoll ein Konzept, das als Distanzvektor bezeichnet wird. Wenn Daten einen Router und somit eine neue Netzadresse passieren, wird dies einem Hop gleichgesetzt. Ein Weg mit einer Hop-Zählung von vier Hops weist darauf hin, dass die entlang dieses Wegs transportierten Daten vier Router durchlaufen müssen, bevor sie ihr Ziel im Netz erreichen. Gibt es mehrere Wege zu einem Ziel, wählt der Router den Weg mit der geringsten Anzahl von Hops. Ein weiteres Problem, das bei der Verwendung von RIP auftreten kann, ist, dass gelegentlich ein Ziel zu weit entfernt und somit mit RIP nicht erreichbar ist. Mit RIP können Daten maximal über 15 Hops weitergeleitet werden. Das Zielnetz wird als unerreichbar betrachtet, wenn es sich mehr als 15 RouterHops entfernt befindet. 11.5.3. Ablauf der Kapselung während des Routing Auf der Sicherungsschicht werden IP-Datagramme in einem Frame gekapselt. Das Datagramm wird einschließlich des IP-Headers als Daten behandelt. Ein Router empfängt den Frame, entfernt den Frame-Header und überprüft dann die IP-Zieladresse im IP-Header. Anschließend sucht der Router die IP-Zieladresse in seiner Routing-Tabelle, kapselt die Daten in einem Frame der Sicherungsschicht und sendet das Paket an die entsprechende Schnittstelle. Falls der Router die IP-Zieladresse nicht findet, verwirft er das Paket. 11.5.4. Multiprotokoll Routing Router sind in der Lage, parallel mehrere unabhängige Routing-Protokolle zu unterstützen und Routing-Tabellen für mehrere geroutete Protokolle zu verwalten. Aufgrund dieser Fähigkeit kann ein Router Pakete mehrerer gerouteter Protokolle über dieselben Datenverbindungen transportieren. 11.6. Weitere Dienste der Vermittlungsschicht 11.6.1. Verbindungslose Netzdienste Die meisten Netzdienste verwenden ein verbindungsloses Übertragungssystem. Sie behandeln jedes Paket separat und senden es über das Netz. Die Pakete können unterschiedliche Wege benutzen, um das Netz zu durchwandern, werden aber am Ziel wieder zusammengesetzt. In einem verbindungslosen System wird das Zielgerät vor dem Senden eines Pakets nicht kontaktiert. Eine gute Analogie für ein verbindungsloses System ist das Postsystem. Der Empfänger wird nicht kontaktiert, bevor ein Brief an ihn gesendet wird. Der Brief wird abgeschickt und der Empfänger erfährt davon, wenn der Brief ankommt. 11.6.2. Verbindungsorientierte Netzdienste In verbindungsorientierten Systemen wird zuerst eine Verbindung zwischen dem Sender und dem Empfänger hergestellt, bevor Daten übertragen werden. 11.6.3. Vergleiche zwischen verbindunglosen und verbindungsorientierten Netzprozessen Verbindungslose Netzprozesse werden häufig als paketvermittelte Prozesse bezeichnet. Bei diesen Diensten können Pakete während der Übertragung vom Quell- zum Zielgerät unterschiedliche Wege benutzen und durcheinander am Ziel ankommen (was häufig der Fall ist). Welchen Weg ein Gerät für jedes Paket bestimmt, hängt von verschiedenen Kriterien ab. Einige der Kriterien (z. B. die verfügbare Bandbreite) können von Paket zu Paket variieren. Verbindungsorientierte Netzprozesse werden oft als leitungsvermittelte Prozesse bezeichnet. Diese Prozesse stellen zuerst eine Verbindung zum Empfänger her und beginnen dann mit der Datenübertragung. Alle Pakete werden in der richtigen Reihenfolge im selben physischen Schaltkreis oder häufiger noch im selben virtuellen Schaltkreis transportiert. Das Internet ist ein riesiges verbindungsloses Netz, in dem alle Pakettransporte von IP verarbeitet werden. TCP (Schicht 4) fügt IP (Schicht 3) verbindungsorientierte Dienste hinzu. TCP-Segmente werden für den Transport im Internet in IP-Paketen gekapselt. TCP bietet für die zuverlässige Datenübertragung verbindungsorientierte Sitzungsdienste. 11.6.4. IP und die Transportschicht IP ist ein verbindungsloses System, das jedes Paket separat behandelt. Wenn Sie beispielsweise eine Datei mithilfe eines FTP-Programms herunterladen, sendet IP die Datei nicht in einem langen Datenstrom. Es behandelt jedes Paket unabhängig von den anderen Paketen. Jedes Paket kann über einen anderen Weg transportiert werden, wobei manche möglicherweise sogar verloren gehen. IP verlässt sich darauf, dass das Protokoll der Transportschicht feststellt, ob Pakete verloren gegangen sind, und dann ggf. die erneute Übertragung anfordert. Die Transportschicht ist auch dafür verantwortlich, die Pakete wieder in der richtigen Reihenfolge zusammenzusetzen. 11.7. ARP Tabellen 11.7.1. Netzkopplungselemente mit ARP – Tabellen Sie haben gelernt, dass der Port bzw. die Schnittstelle, worüber ein Router mit einem Netz verbunden ist, als Teil des Netzes betrachtet wird. Aus diesem Grund besitzt die mit dem Netz verbundene Router-Schnittstelle eine IP-Adresse für dieses Netz. Router senden und empfangen ebenso wie jedes andere mit dem Netz verbundene Gerät Daten über das Netz und erstellen ARP-Tabellen, in denen IP-Adressen zu MAC-Adressen zugeordnet werden. 11.7.2. Vergleichen der ARP Tabellen von Routern mit ARP Tabellen anderer Netzkopplungselemente Router können mit mehreren Netzen oder Subnetzen verbunden sein. Generell ordnen Netzkopplungselemente die IP-Adressen und MAC-Adressen zu, mit denen sie regelmäßig und wiederholt zu tun haben. Dies bedeutet, dass ein Gerät in der Regel nur über Adressinformationen zu Geräten im eigenen Netz verfügt und kaum Informationen zu Geräten außerhalb seines LANs besitzt. Router erstellen Tabellen, die Beschreibungen aller mit ihnen verbundenen Netze enthalten. Von Routern geführte ARP-Tabellen können die IP-Adressen und MAC-Adressen von Geräten enthalten, die mit mehreren Netzen verbunden sind. Neben dem Zuordnen von IP-Adressen zu MAC-Adressen ordnen Router-Tabellen auch Ports zu. Können Sie sich einen Grund vorstellen, warum Router dies tun? (Hinweis: Sehen Sie sich die unten aufgeführte ARP-Tabelle des Routers an.) Zielnetz Router-Port 201.100.100.0 201.100.100.1 201.100.101.0 201.100.101.1 201.100.120.0 201.100.120.1 201.100.150.0 201.100.150.1 11.7.3. Weitere Adressen in Router – Tabellen Neben den IP-Adressen und MAC-Adressen von Geräten, die sich in mit einem Router verbundenen Netzen befinden, verfügt der Router auch über IP-Adressen und MAC-Adressen anderer Router. Anhand dieser Adressen leitet er Daten in Richtung des Zielgerätes weiter. Empfängt ein Router ein Paket, dessen Zieladresse nicht in seiner Routing-Tabelle enthalten ist, leitet er es an die Adresse eines anderen Routers weiter, dessen Routing-Tabelle wahrscheinlich Informationen zum Ziel-Host enthält. 11.7.4. ARP Anforderungen und ARP Antworten ARP wird nur in lokalen Netzen verwendet. Ist einem Router die MAC-Adresse des Routers für den nächsten Hop nicht bekannt, gibt der Quell-Router (auf dem sich die zu sendenden Daten befinden) eine ARP-Anforderung aus. Der Next-Hop-Router, der mit demselben Segment wie der Quell-Router verbunden ist, beantwortet die ARP-Anforderung. Dieser Router gibt eine ARP-Antwort an den Router aus, der die ARP-Anforderung gesendet hat. Die Antwort enthält die MAC-Adresse des nicht lokalen Routers. 11.7.5. Proxy ARP Ein Gerät in einem Netz kann keine ARP-Anforderung an ein Gerät in einem anderen Netz senden. Was geschieht im Fall von Subnetzen? Kann ein Gerät in einem Subnetz die MAC-Adresse eines Geräts in einem anderen Subnetz suchen? Die Antwort lautet ja, vorausgesetzt, das Quellgerät richtet seine Anfrage an den Router. Die Anfrage über ein drittes System wird als Proxy ARP bezeichnet und ermöglicht dem Router, als Standard-Gateway zu agieren. 11.7.6 Indirektes Routing In manchen Fällen befindet sich ein Quellgerät in einem Netz mit einer anderen Netzadresse als der des gewünschten Zielgeräts. Falls das Quellgerät die MAC-Zieladresse nicht kennt, muss es die Dienste eines Routers in Anspruch nehmen. Mithilfe des Routers können die Quelldaten an das Ziel übertragen werden. Ein zu diesem Zweck verwendeter Router wird als Standard-Gateway bezeichnet. Um die Dienste eines Standard-Gateways in Anspruch zu nehmen, kapselt ein Quellgerät die Daten und fügt ihnen dabei die MAC-Adresse des Ziel-Routers hinzu. Ein Quellgerät trägt im IP-Header nicht die IP-Zieladresse eines Routers ein, sondern die des Host-Geräts, da es die Daten an das HostGerät und nicht an einen Router senden will. Wenn ein Router Daten empfängt, entfernt er die Informationen der Sicherungsschicht, die für die Kapselung verwendet wurden. Anschließend leitet er die Daten an die Vermittlungsschicht weiter, wo der Router die IP-Zieladresse überprüft. In der Vermittlungsschicht wird die IP-Zieladresse mit den in den Routing-Tabellen enthaltenen Informationen verglichen. Wenn der Router die zugeordnete IPund MAC-Zieladresse findet und feststellt, dass das Zielnetz mit einem seiner Ports verbunden ist, kapselt er die Daten mit den neuen MAC-Adressinformationen und leitet sie an das richtige Zielgerät weiter. Falls der Router die zugeordnete IP- und MAC-Adresse des Zielgeräts nicht findet, sucht er nach der MAC-Adresse eines anderen Routers, der diese Funktion durchführen kann, und leitet die Daten an diesen Router weiter. Diese Art der Weiterleitung wird als indirektes Routing bezeichnet 11.8. IGP (Interior Gateway Protocol) & EXP (Exterior Gateway Protocol) 11.8.1. Geroutete Protokolle und Routing Protokolle Sie haben gelernt, dass Protokolle wie Sprachen sind. Ein Protokoll, das Sie kennen gelernt haben, ist das IP bzw. Internet Protocol. Sie wissen, dass IP ein Protokoll der Vermittlungsschicht ist. Da IP über ein Internetwork weitergeleitet wird, wird es als geroutetes Protokoll bezeichnet. Beispiele für andere geroutete Protokolltypen sind IPX von Novell und AppleTalk. Router verwenden Routing-Protokolle, um Routing-Tabellen auszutauschen und RoutingInformationen für den gemeinsamen Gebrauch freizugeben. Mit anderen Worten, Routing-Protokolle bestimmen, wie geroutete Protokolle weitergeleitet werden. Beispiele für Routing-Protokolle: RIP - Routing Information Protocol IGRP - Interior Gateway Routing Protocol EIGRP - Enhanced Interior Gateway Routing Protocol OSPF - Open Shortest Path First 11.8.2 IGP und EGP Zwei Klassen von Routing-Protokollen sind Exterior Gateway Protocols (EGPs) und Interior Gateway Protocols (IGPs). Exterior Gateway Protocols leiten Daten zwischen autonomen Systemen weiter. Ein Beispiel für ein EGP ist BGP (Border Gateway Protocol), das primäre externe Routing-Protokoll des Internets. Fällt Ihnen ein Beispiel ein, wo ein Exterior Gateway Protocol verwendet werden würde? Interior Gateway Protocols leiten Daten innerhalb eines autonomen Systems weiter. Beispiele für IGP: RIP IGRP EIGRP OSPF 11.8.3. RIP Die gängigste Methode zum Übertragen von Routing-Informationen zwischen Routern im selben Netz ist RIP. Dieses Interior Gateway Protocol berechnet die Entfernungen zu einem Zielgerät. RIP ermöglicht Routern, die das Protokoll verwenden, ihre Routing-Tabellen in programmierbaren Intervallen (normalerweise 30 Sekunden) zu aktualisieren. Da dabei jedoch fortwährend Pakete zwischen benachbarten Routern ausgetauscht werden, kann dies zu einem hohen Verkehrsaufkommen im Netz führen. RIP ermöglicht Routern, nach dem als Distanzvektor bezeichneten Konzept den Weg zu bestimmen, auf dem Daten gesendet werden. Immer wenn Daten einen Router und somit eine neue Netzadresse passieren, wird dies als ein Hop bezeichnet. Ein Weg mit einer Hop-Anzahl von vier Hops weist darauf hin, dass die entlang dieses Wegs transportierten Daten vier Router durchlaufen, bevor sie ihr Ziel im Netz erreichen. Falls mehrere Wege zu einem Zielgerät vorhanden sind, wählt der Router mithilfe von RIP den Weg mit den wenigsten Hops aus. Da die Hop-Zählung aber das einzige von RIP verwendete Routing-Maß ist, um den besten Weg zu ermitteln, ist der festgelegte Weg nicht unbedingt der schnellste. Dennoch ist RIP immer noch ein sehr gängiges Protokoll, das häufig implementiert wird. Der Grund liegt primär darin, dass es eines der ersten entwickelten Routing-Protokolle war. Ein weiteres Problem bei der Verwendung von RIP ist, dass sich das Ziel für die Datenübertragung zu weit entfernt befinden kann. RIP unterstützt maximal eine Anzahl von 15 Hops auf dem Weg zu einem Zielgerät. Aus diesem Grund gilt ein Ziel, das weiter als 15 Router (Hops) entfernt ist, als unerreichbar. 11.8.4. IGRP und EIGRP IGRP und EIGRP sind Routing-Protokolle, die von Cisco Systems, Inc. entwickelt wurden, und werden daher als herstellerspezifische Routing-Protokolle bezeichnet. IGRP wurde speziell zur Behebung von Problemen in Verbindung mit der Weiterleitung in großen, aus Komponenten verschiedener Hersteller bestehenden Netzen entwickelt, die über die Reichweite von Protokollen wie z. B. RIP hinausgehen. Wie RIP ist auch IGRP ein Distanzvektor-Protokoll. Bei der Ermittlung des besten Wegs beachtet IGRP jedoch auch Faktoren wie beispielsweise die Bandbreite, Auslastung, Verzögerung und Zuverlässigkeit. Netzadministratoren können die Priorität der einzelnen Metriken festlegen oder den optimalen Weg von IGRP automatisch berechnen lassen. EIGRP ist eine fortgeschrittene Version von IGRP. EIGRP bietet vor allem äußerste Betriebseffizienz und verbindet die Vorteile von Verbindungsstatus-Protokollen mit denen von DistanzvektorProtokollen. 11.8.5. OSPF OSPF steht für "Open Shortest Path First" (kürzesten Weg zuerst verwenden) Eine bessere Beschreibung wäre jedoch vielleicht "Bestimmung des optimalen Wegs", da dieses Interior Gateway Protocol eigentlich anhand mehrerer Kriterien den besten Weg zu einem Ziel ermittelt. Zu diesen Kriterien gehören Kostenmetriken, die z. B. von der Übertragungsrate, dem Verkehr, der Zuverlässigkeit und Sicherheit des Wegs abhängen. 11.8.6. So erkennen Router Netze Wie gelangen die Routing-Informationen überhaupt in eine Routing-Tabelle? Der Netzadministrator kann die Informationen manuell in den Router eingeben. Router können die Informationen auch während der Arbeit untereinander austauschen. Manuelle Einträge in Routing-Tabellen werden als "statische Routen" bezeichnet. Automatisch erfasste Routen sind "dynamische Routen". 11.8.7. Statisches Routing Da Router Routing-Informationen automatisch lernen können, mag es sinnlos erscheinen, Informationen manuell in die Routing-Tabelle eines Routers einzugeben. Solche manuellen Einträge können jedoch hilfreich sein, wenn ein Netzadministrator steuern möchte, welchen Weg ein Router wählt. So können beispielsweise Routing-Tabellen, die auf statischen Informationen basieren, zum Testen einer bestimmen Verbindung im Netz oder dazu, dass die Bandbreite in Weitverkehrsnetzen nicht unnötig verbraucht wird, verwendet werden. Statisches Routing ist auch die bevorzugte Methode, um Routing-Tabellen zu pflegen, wenn es nur einen Weg zu einem Zielnetz gibt. Dieser Netztyp wird als Stub-Netz bezeichnet. Da es nur einen Weg zu diesem Netz gibt, ist es wichtig, dass auf diese Situation hingewiesen wird, um zu verhindern, dass Router nach einem anderen Weg zu diesem Stub-Netz suchen, falls auf diesem Weg keine Verbindung hergestellt werden kann. 11.8.8. Dynamisches Routing Adaptives oder dynamisches Routing liegt vor, wenn Router untereinander in regelmäßigen Abständen Aktualisierungsnachrichten bezüglich des Routings austauschen. Immer wenn ein Router eine Nachricht mit neuen Informationen erhält, berechnet er den neuen besten Weg und sendet die aktualisierten Informationen an andere Router. Mithilfe von dynamischem Routing können sich Router den sich ändernden Netzbedingungen anpassen. Vor der Einführung der dynamischen Aktualisierung von Routing-Tabellen mussten die meisten Hersteller Routing-Tabellen für ihre Clients verwalten. Dies bedeutete, dass die Hersteller manuell Netzadressen und die damit verbundenen Entfernungen und Portnummern in die Router-Tabellen aller Geräte eingeben mussten, die sie verkauften oder im Leasing bereitstellten. Mit zunehmender Größe der Netze wurde dieser Prozess ein immer unhandlicheres, zeitaufwendigeres und teureres Unterfangen. Das dynamische Routing macht die manuelle Eingabe von Informationen in RoutingTabellen durch Netzadministratoren oder Hersteller überflüssig. Am besten funktioniert es, wenn Bandbreite und große Mengen von Netzverkehr kein Problem darstellen. RIP, IGRP, EIGRP und OSPF sind allesamt Beispiele für dynamische Routing-Protokolle, da sie diesen Prozess unterstützen. Ohne dynamische Routing-Protokolle würde das Internet nicht funktionieren. 11.8.9. So leiten Router Daten mittels RIP in einem Netze weiter Sie verfügen über ein Netz der Klasse B, das in acht Subnetze unterteilt ist, die über drei Router miteinander verbunden sind. Host A möchte Daten an Host Z senden. Er leitet die Daten im OSIModell von der Anwendungsschicht durch die unteren Schichten zur Sicherungsschicht weiter, wo Host A sie mit den von jeder Schicht erhaltenen Informationen kapselt. In der Vermittlungsschicht wird den Daten die IP-Adresse des Quellgeräts A und die Zieladresse von Host Z hinzugefügt, da dorthin die Daten gesendet werden sollen. Anschließend leitet Host A die Daten an die Sicherungsschicht weiter. In der Sicherungsschicht fügt das Quellgerät A dem MAC-Header die MAC-Zieladresse des Routers, mit dem es verbunden ist, sowie seine eigene MAC-Adresse hinzu. Das Quellgerät A tut dies, da es das Subnetz 8 als separates Netz betrachtet. Es weiß, dass es Daten nicht direkt an ein anderes Netz übertragen kann, sondern über einen Standard-Gateway senden muss. In diesem Beispiel ist der Standard-Gateway für das Quellgerät A der Router 1. Das Datenpaket wird durch das Subnetz 1 geleitet. Die Hosts kopieren den Frame nicht, da die MACZieladresse im MAC-Header nicht ihrer eigenen entspricht. Das Datenpaket wandert solange durch das Subnetz 1, bis es den Router 1 erreicht. Ebenso wie die anderen Geräte in Subnetz 1 erkennt auch der Router 1 das Datenpaket und nimmt es in Empfang, da er erkennt, dass seine eigene MACAdresse mit der MAC-Zieladresse übereinstimmt. Router 1 entfernt den MAC-Header der Daten und leitet sie an die Vermittlungsschicht weiter, wo er die im IP-Header des Datenpakets enthaltene IP-Zieladresse überprüft. Anschließend durchsucht der Router seine Routing-Tabelle nach einer geeigneten Route zum Zielnetz und der MAC-Adresse des Routers, der der nächste Schritt auf dem Weg zu Subnetz 8 ist, worin sich die Netzadresse des Zielgeräts befindet. Der Router verwendet RIP als Routing-Protokoll und stellt auf diese Weise fest, dass der beste Weg für den Datentransport nur drei Hops zum Zielgerät erfordert. Dann ermittelt der Router, dass er das Datenpaket über den mit Subnetz 4 verbundenen Port senden muss, damit das Datenpaket sein Ziel über den gewählten Weg erreicht. Der Router gibt die Daten nach unten an die Sicherungsschicht weiter, wo er dem Datenpaket einen neuen MAC-Header hinzufügt. Der neue MAC-Header enthält die MAC-Zieladresse von Router 3 und die MAC-Adresse des zweiten Routers, der zur neuen MAC-Quelladresse wird. Der IP-Header bleibt unverändert. Der zweite Router gibt das Datenpaket über den von ihm gewählten Port an das Subnetz 4 weiter. Die Daten werden durch das Subnetz 4 geleitet. Die Hosts kopieren den Frame nicht, da die MACZieladresse im MAC-Header nicht ihrer eigenen entspricht. Das Datenpaket wandert so lange weiter durch das Subnetz 4, bis es den Router 2 erreicht. Ebenso wie die anderen Geräte in Subnetz 4 erkennt auch der Router 2 das Datenpaket. Dieses Mal nimmt er es in Empfang, da er erkennt, dass seine eigene MAC-Adresse mit der MAC-Zieladresse übereinstimmt. In der Sicherungsschicht entfernt der Router den MAC-Header und leitet die Daten nach oben zur Vermittlungsschicht weiter. Dort überprüft er die IP-Adresse des Zielnetzes und durchsucht seine Routing-Tabelle nach der Adresse. Der Router, der RIP als Routing-Protokoll verwendet, stellt fest, dass der beste Weg für den Datentransport nur zwei Hops bis zum Zielgerät erfordert. Anschließend ermittelt der Router, dass er das Datenpaket über den mit Subnetz 5 verbundenen Port senden muss, damit das Datenpaket sein Ziel über den gewählten Weg erreicht. Der Router gibt die Daten nach unten an die Sicherungsschicht weiter, wo er dem Datenpaket einen neuen MAC-Header hinzufügt. Der neue MAC-Header enthält die MAC-Zieladresse von Router 3 und die MAC-Adresse des zweiten Routers, der zur neuen MAC-Quelladresse wird. Der IP-Header bleibt unverändert. Der zweite Router gibt das Datenpaket über den von ihm gewählten Port an das Subnetz 5 weiter. Das Datenpaket wird durch das Subnetz 5 geleitet. Es wandert so lange weiter durch dieses Subnetz, bis es den Router 3 erreicht. Ebenso wie die anderen Geräte in Subnetz 5 erkennt auch der Router 3 das Datenpaket. Dieses Mal nimmt er es in Empfang, da er erkennt, dass seine eigene MAC-Adresse mit der MAC-Zieladresse übereinstimmt. In der Sicherungsschicht entfernt der Router den MAC-Header und leitet die Daten nach oben zur Vermittlungsschicht weiter. Dort überprüft er, ob die IP-Zieladresse im IP-Header mit der eines Hosts übereinstimmt, der sich in einem der mit dem Router verbundenen Netze befindet. Anschließend ermittelt der Router, dass er das Datenpaket über den mit Subnetz 8 verbundenen Port senden muss, damit das Datenpaket seine Zieladresse erreicht. Er fügt dem Datenpaket einen neuen MAC-Header hinzu. Dieses Mal enthält der neue MAC-Header die MAC-Zieladresse von Host Z und die MACQuelladresse von Router 3. Wie zuvor bleibt auch hier der IP-Header unverändert. Router 3 sendet die Daten über den Port, der mit dem Subnetz 8 verbunden ist. Das Datenpaket wird durch das Subnetz 8 geleitet. Die Hosts kopieren den Frame nicht, da die MACZieladresse im MAC-Header nicht ihrer eigenen entspricht. Schließlich erreicht das Paket den Host Z, der es in Empfang nimmt, da er erkennt, dass seine MAC-Adresse mit der im MAC-Header des Datenpakets enthaltenen MAC-Zieladresse übereinstimmt. Host Z entfernt den MAC-Header und leitet die Daten an die Vermittlungsschicht weiter. In der Vermittlungsschicht erkennt der Host Z, dass seine IP-Adresse und die im IP-Header enthaltene IP-Zieladresse übereinstimmen. Host Z entfernt den IPHeader und leitet die Daten im OSI-Modell nach oben an die Transportschicht weiter. Host Z fährt fort, die Schichten zu entfernen, in die das Datenpaket gekapselt ist, und leitet die Daten dann an die nächste Schicht des OSI-Modells weiter. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis die Daten schließlich die Anwendungsschicht des OSI-Modells erreichen. Zusammenfassung Kapitel XI: In diesem Kapitel haben Sie Folgendes gelernt: Zu den Internetworking-Funktionen der Vermittlungsschicht gehört die Netzadressierung und die Auswahl des besten Wegs für den Datenverkehr. Alle Geräte im LAN müssen die ARP-Anforderung lesen, aber nur das Gerät, dessen IPAdresse mit der in der ARP-Anforderung enthaltenen IP-Zieladresse übereinstimmt, muss antworten, indem es seine eigene MAC-Adresse an das Gerät sendet, von dem die Anforderung ausging. Kann ein Quellgerät die MAC-Zieladresse nicht in seiner ARP-Tabelle finden, gibt es eine ARP-Anforderung im Broadcast-Modus an alle im lokalen Netz befindlichen Geräte aus. Kennt ein Gerät seine eigene IP-Adresse nicht, verwendet es das RARP- oder BOOTPProtokoll. Empfängt das Gerät, das eine RARP-Anforderung gesendet hat, eine RARP-Antwort, kopiert es seine IP-Adresse in den Zwischenspeicher, wo die Adresse bis zum Ende der Sitzung bleibt. Router senden und empfangen Daten über das Netz wie jedes andere mit dem Netz verbundene Gerät und erstellen ARP-Tabellen, die IP-Adressen zu MAC-Adressen zuordnen. Falls sich das Quellgerät in einem Netz mit einer anderen Netzadressen als der des gewünschten Zielgeräts befindet und falls das Quellgerät die MAC-Zieladresse nicht kennt, muss es den Router als Standard-Gateway verwenden, um die Daten an das Ziel zu übertragen. Geroutete Protokolle leiten den Benutzerverkehr, während Routing-Protokolle zwischen Routern tätig sind, um Tabellen mit Wegangaben zu pflegen. Bei der Netzsuche für das Distanzvektor-Routing müssen Routing-Tabellen ausgetauscht werden.
