Konzept Routing
Die Grundidee der (flexiblen) digitalen Vernetzung besteht darin, dass manche Computer – sogenannte Router – Mitglied in mehr als nur einem Netzwerk sind – in jedem mit einer eigenen Netzwerkkarte (und MAC). Router haben dadurch die Möglichkeit, Datenpakete in einem Netzwerk zu empfangen und sie in ein anderes Netzwerk weiterzuleiten. So kann ein Datenpaket von einem (Sub-)Netz ins nächste weitergereicht werden und auf diese Weise in wenigen Millisekunden von einem Ende der Welt zum anderen gelangen. Das geht so schnell, weil im sogenannten «backbone» des Internets einige vielbeschäftigte Router in weltumspannenden (Sub-)Netzen zusammengeschlossen sind, so dass ein Paket beispielweise in einem einzigen Schritt vom DE-CIX in Frankfurt durch ein Glasfaserkabel am Grund des Ozeans an den NYIIX in New York gelangen kann. So kann ein Datenpaket über eine Handvoll von Zwischenstationen («Hops») zu jedem anderen mit dem Internet verbundenen Computer geleitet werden.
Router arbeiten mit sogenannten Routingtabellen, in denen Regeln festgehalten sind, die festlegen, in welches (Sub-)Netz ein Paket mit einer bestimmten logischen Adresse (IP) weitergegeben wird – die eigentliche Weitergabe erfolgt dann aber über die physikalische Adresse (MAC).
In den Routingtabellen der grossen Knotenpunkte treffen übrigens meist mehrere Regeln auf ein bestimmtes Paket zu – aus diesen möglichen Regeln bzw. Routen wird dann anhand eines dynamischen Werts namens «Metrik» ausgewählt. Dieser Wert gibt an, welcher dieser möglichen Wege vermutlich der günstigste bzw. schnellste ist. Dazu führen Router beständig Nebengespräche, in denen sie beispielsweise ihren jeweiligen Nachbarn mitteilen, wenn sie gerade überlastet sind. Aufgrund solcher Informationen ändert sich dann der Metrik-Wert. Das Ganze funktioniert also in etwa wie ein Verkehrsleitsystem, das den Verkehr über eine alternative Route lenkt, wenn irgendwo ein Stau gemeldet wurde. Das Internet als Ganzes ist genau deswegen so stabil, weil es viele verschiedene Wege zwischen zwei Teilnehmern gibt und diese Wege von den Routern dynamisch gewählt werden. So kommt es auch dann nicht zu Ausfällen, wenn mal ein Router kaputt geht oder ein Kabel ausfällt.
Analogie
Routing funktioniert ungefähr so, wie wenn Sie während des Unterrichts eine Nachricht auf einem Zettel an einen Mitschüler schicken: Sie falten den Zettel und schreiben den Namen der Zielperson (=Ziel-IP) aussen drauf, dann geben Sie ihn an einen Mitschüler weiter, der neben Ihnen sitzt. So wird der Zettel von einem Platz (=MAC) zum nächsten, von einer Bank (=Subnetz) in die andere weitergegeben. Wichtig ist: Der Name auf dem Zettel ändert sich nicht, obwohl er von mehreren Personen (mit eigenen Namen/IPs) weitergegeben (=geroutet) wird. Zudem funktioniert das prinzipielle System auch mit einer anderen Sitzordnung, und selbst wenn einzelne Mitschüler unkooperativ sind, kann meist ein Weg zum Ziel gefunden werden.
Übrigens: Auch in Ihrem Computer ist natürlich schon eine Routing-Tabelle hinterlegt. Sie können diese in der Eingabeaufforderung mit dem Befehl netstat -r anzeigen lassen. (Tipp: Nicht daran rumbasteln…)