Wie funktioniert ein Router wirklich?

Ein theoretischer und technischer Leitfaden, um zu wissen, was ein Router ist, wofür er verwendet wird und wie er funktioniert

Die Welt, die Technologie und die Menschen haben sich durch die Entwicklung des Internets stark verändert und ein Leben ohne das Internet ist schwer vorstellbar. Es heißt das Gerät, das all dies möglich macht RouterDiese kleine Box, die an der Steckdose befestigt ist, mit mehreren Türen und Lichtern, die es allen Geräten ermöglicht, sich gleichzeitig mit dem Internet zu verbinden.

Ohne sie hätten wir keine Verbindung, konntest du keine Streaming-Videos ansehen oder eine Verbindung zu Facebook herstellen. Auch Netzbetreiber nutzen ihre Router, diese sind aber für Heimanwender nicht zugänglich, da sie Teil des Backbones des Internets sind (backbone auf Englisch).

In diesem Artikel werden wir erklären wie ein Router eigentlich funktioniert, um mit einfachen Worten die Funktionsweise dieses unverzichtbaren Geräts zu beschreiben. In der Anleitung werden Router als separate Geräte bezeichnet, aber die meisten Angaben gelten auch für Modems / Router (jetzt die gängigsten Modelle, auch dank Modems, die direkt von Netzbetreibern bereitgestellt werden).

Router-Hardware

Das erste System, das als Router funktionierte, war das ARPANET-Gateway, die Embryonen des modernen Internets von vor einigen Jahren: Dieser Router war eine riesige Maschine wie ein Kühlschrank. Moderne Handheld-Router kosten zwischen 30 und 300 US-Dollar und verfügen über Hardwaremerkmale, die PCs gemeinsam sind (z. B. Prozessor, RAM und Flash-Speicher).

Offensichtlich das wichtigste Feature für Router Ethernet-Portsdh die Ports, an denen Geräte, die Zugriff auf das Netzwerk benötigen, angeschlossen werden können (unter Verwendung einer Ethernet Kabel Zweck).

Ethernet-Port-Typen

Jeder Router hat einen WAN-Port (Wide Area Network), das ist die kabelgebundene Verbindung, die den Router mit einem Modem oder Netzwerk-Switch verbindet: Alle Daten, die das Internet verlassen oder in das Internet eingeben müssen, werden von diesem Port übertragen. Neben dem WAN-Port finden wir zwei oder mehr LAN-Ports (Local Area Network), erforderlich, um Geräte zu verbinden, die eine Netzwerkverbindung benötigen; Von diesen Ports können sowohl Daten an andere Ethernet-Geräte als auch Daten an den WAN-Port (und damit an das Internet) gesendet oder empfangen werden.

Es gibt mehrere Geschwindigkeitsstandards für den Ethernet-Port, den derzeit beliebtesten Port Gigabit Ethernet (ab 1000 Megabit pro Sekunde), aber es gibt auch Ports auf dem Markt Schnelles Ethernet 10/100 (maximale Geschwindigkeit 100 Megawatt pro Sekunde) und die neuen 2,5-Gigabit-Ethernet (ab 2500 Megawatt pro Sekunde).

Die Geschwindigkeit des Ethernet-Kabels entspricht nicht immer der maximalen Geschwindigkeit des Internets: Wenn wir eine 100-Mega-FTTC-Verbindung haben, werden wir selbst bei Gigabits immer mit 100 Mega im Internet reisen; Auf der anderen Seite können wir die maximale Verbindungsgeschwindigkeit nur erreichen, indem wir Daten zwischen zwei Ethernet-Geräten austauschen, die mit demselben Router verbunden sind, es sei denn, alle für die Verbindung verwendeten Geräte verwenden dieselbe Standardgeschwindigkeit (dafür benötigen wir einen Gigabit-Ethernet-Port am Router, ein Ethernet-Kabel mindestens Cat.6 und eine Gigabit-Netzwerkkarte).

Drahtlose Verbindung (Wi-Fi)

Heimrouter haben auch einen oder mehrere Antennen ist erforderlich, um eine Netzwerkkonnektivität auch ohne Verwendung eines Ethernet-Kabels bereitzustellen. Einige Router haben interne Antennen (nicht sichtbar), aber in den meisten Fällen gibt es immer gegenüberliegende Antennen.

Die WLAN-Verbindung funktioniert 2,4-GHz- und 5-GHz-Funkfrequenzenmachen alle Götter moderner Router Dualband-Router. Drahtlose Router arbeiten mit verschiedenen Protokollen, von denen die bekanntesten sind 802.11ac und 802.11n (auch bekannt als Wi-Fi 5 und Wi-Fi 4). Es ist das neueste Protokoll WLAN 6 (auch als 802.11ax bekannt), mit dem Sie sogar höhere Geschwindigkeiten als bei Ethernet-Verbindungen erreichen können. Um mehr zu erfahren, können wir auf unseren Leitfaden verweisen Unterschiede zwischen 2,4-GHz- und 5-GHz-WLAN-Netzwerken.

Die Routing-Funktionalitäten sind identisch mit denen, die für den Anschluss von Ethernet-Geräten an das Netzwerk erforderlich sind: Die Tatsache, dass sie ohne Kabel arbeiten, ändert nichts an der Struktur des von einem Router verwalteten Netzwerks.

Wie ein Router funktioniert

Das Funktionsprinzip eines Routers ist ganz einfach: Anhand der Daten, die über die WAN-Verbindung laufen, leitet der Router die Informationen an die verschiedenen angeschlossenen Geräte weiter, um sicherzustellen, dass alle Daten korrekt übertragen werden. Der Router kann jedem Computer individuell lokale IPs zuweisen und gleichzeitig einen separaten Pfad für jedes mit dem Internet verbundene System erstellen.

Mit dem Router können Sie mehr Geräte an ein Modem anschließen und so die Anzahl der anschließbaren Geräte erweitern. Ein Netzwerk-Switch fungiert auch als „Port-Multiplikator“, aber ein Router hat einige einzigartige Merkmale, die ihn von jedem anderen Netzwerkgerät unterscheiden: Firewall, DHCP und NAT-System.

Firewall

Neben der Übertragung von Daten und dem Routing von Verbindungen bietet der Router a Netzwerk-Firewall, verhindern, dass unerwünschter Internetverkehr auf verbundene Geräte gelangt. Es schützt auch sehr gut vor Cyberkriminalität und verhindert, dass einzelne Geräte-IPs abgefangen und überwacht werden.

Stellen Sie sich den Router als erste Verteidigungslinie des Netzwerks vor, der Daten auswirft, die nicht für einen der angeschlossenen Computer bestimmt zu sein scheinen.

DHCP

DHCP stellt jedem mit dem Router verbundenen Gerät eine IP-Adresse bereit und speichert (für eine begrenzte Zeit) die zugewiesene IP, sodass wir bei jeder erneuten Verbindung des Geräts immer dieselbe IP erhalten. Offensichtlich können wir DHCP verwenden, um PCs oder anderen Netzwerkgeräten, die feste IP-Adressen benötigen (und immer demselben Gerät zugewiesen sind), dieselbe Adresse zuzuweisen.

NAT

Dies ist wahrscheinlich die wichtigste Funktion des Routers, da Sie damit die IP-Adressen ändern können, die in den übertragenen Paketen enthalten sind, wodurch das endgültige Ziel des Pakets maskiert wird (das ein oder mehrere verschiedene Geräte sein können).

NAT macht das Heimnetzwerk sehr sicher, aber einige Programme funktionieren möglicherweise nicht gut unter NAT (eMule und BitTorrent): Aus diesem Grund wird eine Portweiterleitung durchgeführt, um die richtigen Ports zu öffnen, um den Datenverkehr auf ein separates unmaskiertes Gerät umzuleiten. Um mehr zu erfahren, können wir unseren Leitfaden dazu verwenden Konfigurieren Sie die Portweiterleitung auf einem Router.

Wie sich ein Router mit dem Internet verbindet

Wenn wir von Computernetzwerken sprechen, meinen wir im Allgemeinen (nicht unbedingt) eine Gruppe von Geräten, die mit demselben Router verbunden sind. Sie sind über den mit dem Modem oder Kabel verbundenen Router miteinander verbunden, damit Geräte im Internet surfen können.

Das Modem Es ist das Gerät, das mit dem Internet kommuniziert und eine IP-Adresse erhält, die Teil des WAN-Netzwerks ist. Die verschiedenen Computer, die den Router passieren, erscheinen im Internet, als ob sie eine Einheit mit demselben wären öffentliche IP-Adressedie vom Provider vergeben werden und sich von den LAN-Netzwerkadressen unterscheiden, die der Router selbst den verschiedenen Rechnern zuweist.
Das WAN ist also getrenntauch aus Sicherheitsgründen, aus dem LAN, diejenige, die Heimcomputer miteinander verbindet. Das Internet ist durchaus ein globales WAN-Netzwerk und darin befinden sich alle Server, die die verschiedenen Internetdienste (von Webseiten bis hin zu Streaming-Inhalten) anbieten.

Wenn Sie beispielsweise eine Webseite öffnen, sendet Ihr Computer ein Datenpaket und empfängt im Gegenzug ein weiteres Paket, das die angeforderten Informationen lädt. Diese Pakete durchlaufen eine Reihe von Kommunikationsprotokollen (wie in Art auf TCP / IP-Protokollen) und erreichen das Zielgerät, passieren verschiedene Backbone-Router, erreichen die nächste Telefonzentrale und schließlich den Router, der zu Hause verwendet wird, der sich um die Sortierung der Informationen zu dem von der Seite (oder dem Dienst) angeforderten Gerät kümmert. .

Router spielen eine Schlüsselrolle bei der Weiterleitung dieser Pakete, da sie es tun sortieren schalttafel für jedes Paket, das sie senden und empfangen. Alle mit dem Internet verbundenen Router kommunizieren über das IP-System miteinander, um sicherzustellen, dass die Daten übernommen und an die richtigen Knoten zurückgesendet werden (z. B. von meinem Computer zu den Servern von Google, wenn ich suche).

Schlussfolgerungen

Aufgrund seiner Bedeutung empfehlen wir immer, einen leistungsstarken Router zu wählen, der seine interne Firmware selbst aktualisieren kann, um immer die neuesten technologischen Innovationen zu erhalten und die neuesten Sicherheitsprotokolle zu verwenden. Obwohl alle Internetanbieter Router-fähige Modems anbieten, können wir Ihnen folgende Ratschläge geben immer getrennte Netzwerkgerätedas vom Provider bereitgestellte Gerät nur als Modem zu verwenden (dadurch das integrierte NAT, Firewall und DHCP zu deaktivieren und sofort die DMZ nutzen) und die Verwaltung des Netzwerkdatenverkehrs an einen Router umleiten, wodurch a Kaskadierung.

Um mehr zu erfahren, können wir unsere Anweisungen lesen Die besten Router für Glasfaser aufleuchten wie Modembox FRITZ! in einem FTTH-Glasfasernetz verwendet werden.