🌐 Internet-Routing
Interaktive Canvas-Simulation des Internet-Routings: Beobachte, wie Distanzvektor (Bellman-Ford) und Link-State (Dijkstra) konvergieren, Pakete routen und sich von Leitungsausfällen erholen.
Über diese Simulation
Diese Simulation lässt dich die beiden Algorithmenfamilien vergleichen, die entscheiden, wie Pakete tatsächlich durch ein Netzwerk von Routern wandern: Distanzvektor, basierend auf dem Bellman-Ford-Algorithmus und historisch von Protokollen wie RIP verwendet, sowie Link-State, basierend auf Dijkstras Kürzeste-Wege-Algorithmus und von Protokollen wie OSPF verwendet. Jeder Router kennt nur seine eigenen direkt verbundenen Leitungen und deren Kosten; die beiden Ansätze unterscheiden sich darin, wie sich diese lokale Information verbreitet, bis jeder Router sich auf die beste Route zu jedem Ziel einigt.
🔬 Was gezeigt wird
Distanzvektor-Router tauschen jede Runde ihre vollständigen Distanztabellen mit Nachbarn aus und konvergieren schrittweise über Bellman-Ford — und wenn du eine Leitung durchtrennst, können veraltete Routen bis zu einer künstlichen „Unendlichkeits“-Grenze von 16 Hops hochschnellen, was das klassische Count-to-Infinity-Problem nachbildet. Link-State-Router fluten stattdessen die gesamte Topologie an alle, und jeder führt dann unabhängig Dijkstras Algorithmus aus, um den kürzesten-Pfad-Baum in einem einzigen Durchlauf zu berechnen.
🎮 Anwendung
Wähle Distanzvektor oder Link-State mit den Algorithmus-Radiobuttons, wähle einen Quell- und Zielrouter aus den Dropdowns und lade eine Voreinstellung für Ring-, Mesh-, Stern- oder Zufalls-Topologie. Nutze Runde vorführen, um einen Austausch nach dem anderen voranzubringen, oder Auto-Ausführen, damit es von selbst konvergiert, und drücke dann Paket senden, um ein Paket entlang des aktuell besten Pfads zu animieren. Wechsle in den Bearbeitungsmodus Knoten hinzufügen, Leitung hinzufügen oder Leitung durchtrennen, um das Netzwerk direkt auf der Zeichenfläche umzugestalten und zu beobachten, wie sich das Routing erholt.
💡 Wusstest du schon?
Das ursprüngliche Design von RIP begrenzte „Unendlich“ auf gerade einmal 16 Hops, speziell damit sich das Count-to-Infinity-Problem schnell auflöst, statt lange zu schleifen — auf Kosten der Begrenzung von RIP-Netzwerken auf 15 nutzbare Hops. Reale Link-State-Protokolle wie OSPF vermeiden dies vollständig, indem jeder Router eine identische Karte des gesamten Netzwerks aufbaut, bevor überhaupt etwas berechnet wird, weshalb OSPF auch in Sekunden konvergiert, während BGP-artiges Routing über das weitere Internet Minuten dauern kann.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der eigentliche Unterschied zwischen Distanzvektor- und Link-State-Routing in dieser Simulation?
Distanzvektor-Router tauschen mit ihren direkten Nachbarn stets nur zusammengefasste Distanztabellen aus und führen Bellman-Ford runde für Runde aus, sodass die Konvergenz mehrere Runden dauert und davon abhängt, wie das Netzwerk verbunden ist. Link-State-Router fluten zunächst vollständige Topologieinformationen an jeden anderen Router, sodass jeder am Ende über eine identische Karte verfügt und den kürzesten-Pfad-Baum mit Dijkstras Algorithmus in einem einzigen Durchlauf berechnen kann, ohne weitere Austauschrunden zu benötigen.
Was ist das „Count-to-Infinity“-Problem, das angezeigt wird, wenn ich eine Leitung durchtrenne?
Wenn eine Leitung ausfällt, die Teil einer Route war, kann ein Distanzvektor-Router, der die schlechte Nachricht noch nicht gehört hat, seinen Nachbarn weiterhin eine Route über den unterbrochenen Pfad ankündigen, die dann ihre eigenen Kosten hinzufügen und sie weiter ankündigen, wodurch die scheinbare Distanz langsam aufgebläht wird, statt sofort zu erkennen, dass das Ziel unerreichbar ist. Die Simulation begrenzt diese steigende Zahl auf einen „Unendlichkeits“-Wert von 16, entsprechend der historischen Begrenzung von RIP auf 15 nutzbare Hops, speziell um zu begrenzen, wie lange sich dieses Problem hinziehen kann.
Wie verändern die Voreinstellungen Ring, Mesh, Stern und Zufällig das Routing-Verhalten?
Ring- und Stern-Topologien haben wenige alternative Pfade, sodass das Durchtrennen einer Leitung manche Knoten kurzzeitig unerreichbar machen kann, bis der verbleibende Pfad gefunden wird. Mesh- und Zufalls-Topologien haben mehr redundante Leitungen, sodass Distanzvektor und Link-State nach einem Ausfall meist schneller konvergieren, weil den Algorithmen mehr alternative Routen zum Ausweichen zur Verfügung stehen.
Was passiert, wenn ich die Bearbeitungsmodi Knoten hinzufügen, Leitung hinzufügen oder Leitung durchtrennen verwende?
Knoten hinzufügen platziert einen neuen Router überall dort, wo du klickst; Leitung hinzufügen lässt dich zwei bestehende Router anklicken, um sie mit einer zufällig gewichteten Leitung zu verbinden; Leitung durchtrennen schaltet eine angeklickte Leitung zwischen funktionierend und defekt um. Jede dieser Änderungen zwingt beide Routing-Algorithmen, von Grund auf neu zu konvergieren, sodass du beobachten kannst, wie Distanzvektor Bellman-Ford erneut ausführt oder Link-State erneut flutet und Dijkstra auf der neuen Topologie neu ausführt.
Wie zeigt „Paket senden“ den gerouteten Pfad an?
Es nimmt den Pfad, den der aktuell ausgewählte Algorithmus als beste Route von Quelle zu Ziel berechnet hat, und animiert eine kleine blaue Markierung, die ihn Kante für Kante bei der aktuellen Animationsgeschwindigkeit entlangwandert. Existiert kein gültiger Pfad — etwa weil eine durchtrennte Leitung das Ziel unerreichbar gemacht hat —, zeigt die Statusanzeige „Unerreichbar“ an, statt ein Paket zu routen.
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein autonomes System (AS) und warum ist es wichtig?
Ein autonomes System ist ein Netzwerk oder eine Gruppe von Netzwerken unter einer einzigen administrativen Autorität, identifiziert durch eine ASN (Autonomous System Number). Das Routing des Internets ist hierarchisch: Innerhalb eines AS übernehmen interne Protokolle das Routing; zwischen ASen übernimmt BGP das Inter-Domain-Routing. Diese Aufteilung ermöglicht es dem Internet, auf Milliarden von Geräten zu skalieren.
Wie wählt BGP die beste Route zu einem Ziel aus?
BGP wendet eine deterministische Abfolge von Tiebreak-Regeln an: Zuerst gewinnt die höchste lokale Präferenz; dann die wenigsten AS-Pfad-Hops; dann der niedrigste MED (Multi-Exit-Discriminator); dann werden eBGP- gegenüber iBGP-Routen bevorzugt; dann die niedrigste IGP-Metrik zum nächsten Hop; und schließlich verschiedene weitere Tiebreaker. Netzwerkbetreiber konfigurieren lokale Präferenz und Routenrichtlinien, um kommerzielle und leistungsbezogene Ziele widerzuspiegeln.
Was ist ein BGP-Route-Leak oder BGP-Hijack?
Ein BGP-Route-Leak tritt auf, wenn ein AS versehentlich oder böswillig Routen ankündigt, die es nicht sollte, und dadurch Datenverkehr über unbeabsichtigte Pfade umleitet. Ein BGP-Hijack ist die absichtliche Ankündigung spezifischerer Präfixe, um Datenverkehr anzuziehen, der für ein anderes Netzwerk bestimmt ist. Aufsehenerregende Hijacks haben Internetverkehr durch Russland, China und andere Länder umgeleitet und dabei Sicherheitslücken im Vertrauensmodell von BGP offengelegt.
Was ist OSPF und wie unterscheidet es sich von BGP?
OSPF ist ein Link-State-IGP, das innerhalb eines einzelnen autonomen Systems verwendet wird. Jeder Router flutet Link-State-Ankündigungen an alle anderen, baut eine vollständige Topologiekarte auf und führt Dijkstras Algorithmus aus, um kürzeste Pfade zu berechnen. BGP ist ein Path-Vector-EGP, das zwischen ASen verwendet wird, mit richtlinienbasierter Auswahl statt reinem kürzestem Pfad. OSPF konvergiert in Sekunden; BGP kann Minuten dauern.
Was ist MPLS und welche Vorteile bietet es?
MPLS fügt Paketen am Netzwerkrand kurze Labels fester Länge hinzu. Kern-Router leiten Pakete anhand von Labels weiter (einfache Tabellen-Lookups) statt anhand von längster-Präfix-IP-Übereinstimmungen, was schnellere Weiterleitung, Traffic Engineering (Lenkung des Verkehrs entlang bestimmter Pfade), virtuelle private Netzwerke (MPLS-VPNs) und Dienstgüte-Garantien ermöglicht. Es entkoppelt die Weiterleitungsebene von der IP-Routing-Ebene.
Distanzvektor-Routing (Bellman–Ford/RIP) kann bis unendlich zählen; Link-State (Dijkstra/OSPF) flutet stattdessen die Karte. Durchtrenne eine Leitung und beobachte die Neukonvergenz.
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