Anycast ist ein Verfahren, bei dem sich mehrere Server an verschiedenen Standorten eine IP-Adresse teilen und das Netzwerk jedes Paket an den nächstgelegenen Server weiterleitet. Die Auswahl erfolgt über das Routing, sodass Clients keine spezielle Konfiguration benötigen. Es wird häufig für DNS und andere replizierte Dienste verwendet.

Anycast-DNS ist ein DNS-Dienst, bei dem die Nameserver an mehreren Standorten alle unter derselben IP-Adresse antworten. Jede Anfrage wird an die nächstgelegene Instanz weitergeleitet, was die Latenz verringert und die Last verteilt. Root-Server-Betreiber und viele autoritative DNS-Anbieter nutzen diesen Dienst.

Verwendet Anycast BGP?

Anycast im öffentlichen Internet wird in der Regel mit BGP implementiert, da jeder Standort dasselbe Präfix ankündigt und Router den besten Pfad auswählen. Innerhalb einer einzelnen Organisation kann ein internes Routing-Protokoll wie OSPF denselben Zweck erfüllen. Der Mechanismus ist das Routing selbst, kein separates Protokoll.

Unterscheidet sich eine Anycast-IP-Adresse von einer normalen IP-Adresse?

Eine Anycast-Adresse sieht wie jede andere IP-Adresse aus; der Unterschied liegt in der Art ihrer Bereitstellung. Sie wird auf mehreren Hosts konfiguriert und von mehreren Standorten aus bekannt gegeben. Hosts und Clients behandeln sie wie eine gewöhnliche Adresse.

Funktioniert Anycast mit TCP?

Anycast funktioniert zwar mit TCP, doch eine Änderung des Routings während einer Verbindung kann dazu führen, dass Pakete an einen anderen Standort gesendet werden, der keine Aufzeichnungen über die Sitzung hat. Aus diesem Grund eignet es sich am besten für kurze Datenaustausche wie DNS-Abfragen. Dienste, die längere TCP-Sitzungen nutzen, benötigen ein stabiles Routing oder andere Sicherheitsvorkehrungen.

Glossar
Was ist Anycast?

DNS-Glossar

Was ist Anycast?

Anycast ist ein Adressierungs- und Routingverfahren, bei dem mehreren Servern an unterschiedlichen Standorten dieselbe IP-Adresse zugewiesen wird. Es stützt sich auf Routing-Protokolle wie BGP, um die Pakete jedes Clients an den topologisch nächstgelegenen Server zu leiten, weshalb es häufig von Root- und autoritativen DNS-Diensten verwendet wird.

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Die wichtigsten Erkenntnisse

Anycast ist ein Verfahren zur Netzwerkadressierung und zum Routing, bei dem mehreren Servern an unterschiedlichen geografischen Standorten dieselbe IP-Adresse zugewiesen wird, sodass das Routing-System die Pakete jedes Clients automatisch an den topologisch nächstgelegenen Server weiterleiten kann, ohne dass eine Konfiguration seitens des Clients erforderlich ist. Anycast wird häufig für DNS und andere replizierte Dienste verwendet und verbessert die Latenz, verteilt die Kapazität und erhöht die Ausfallsicherheit, indem der Distributed-Denial-of-Service-Verkehr auf mehrere Standorte verteilt wird. Eine erfolgreiche Anycast-Bereitstellung erfordert ein sorgfältiges Betriebsmanagement, einschließlich Zustandsprüfungen in Verbindung mit Routenankündigungen, einer konsistenten Datensynchronisation zwischen den Standorten sowie einer Überwachung, um Routing-Instabilitäten und Sitzungsunterbrechungen zu verhindern.

Anycast stützt sich auf BGP-Routenankündigungen von mehreren Standorten, damit Router den topologisch nächstgelegenen Server anhand von Routing-Metriken und nicht anhand der geografischen Entfernung oder Latenzmessungen auswählen können.
Root- und autoritative DNS-Anbieter setzen Anycast in großem Umfang ein, um Anfragen auf viele Instanzen hinter einer einzigen IP-Adresse zu verteilen, wodurch die Auslastung pro Standort reduziert und die Antwortzeiten auf Anfragen für Clients weltweit verbessert werden.
Betriebsstörungen treten auf, wenn Standorte nach Dienstausfällen weiterhin Präfixe ankündigen, Routing-Änderungen während einer Sitzung TCP-Verbindungen unterbrechen oder inkonsistente Zonendaten zwischen Standorten je nach dem, wo Clients landen, zu unterschiedlichen Antworten führen.

Anycast auf einen Blick

Attribute	Value
Full name	Anycast
Category	Addressing and routing method
Defined in	RFC 4786 (operation of anycast services); RFC 1546 (original host anycasting service)
OSI layer	Layer 3 (network)
Primary use	Distributing a service such as DNS across many locations behind one IP address for lower latency and resilience
Related terms	BGP, DNS, Authoritative DNS server, Unicast, Multicast, DDoS

So funktioniert Anycast

Anycast funktioniert, indem dasselbe IP-Präfix von mehreren Standorten aus bekannt gegeben wird, sodass das Routing-System selbst entscheidet, welcher Server die einzelnen Pakete empfängt. Es ist keine Client-Konfiguration und kein spezielles Protokoll erforderlich.

Zuweisung der gemeinsamen Adresse: Jeder Server oder Standort wird mit derselben Dienst-IP-Adresse konfiguriert, in der Regel auf einer Loopback- oder Dienstschnittstelle.
Das Präfix ankündigen: Jeder Standort kündigt das Präfix, das diese Adresse enthält, seinen Nachbarn an, in der Regel mithilfe von BGP.
Router wählen einen Pfad aus: Router im gesamten Netzwerk vergleichen die konkurrierenden Ankündigungen und wählen den besten Pfad nach den üblichen Routing-Regeln aus, beispielsweise den kürzesten AS-Pfad.
Pakete erreichen den nächstgelegenen Standort: Ein Client sendet eine Anfrage an die gemeinsame Adresse, und das Netzwerk leitet diese an den Standort weiter, der aus Routing-Sicht am nächsten liegt.
Zurückziehen bei Ausfall: Wenn ein Standort ausfällt oder dessen Zustandsprüfung fehlschlägt, stellt er die Bekanntgabe des Präfixes ein. Die Router konzentrieren sich dann auf die verbleibenden Standorte.

„Nächstgelegen“ bedeutet in Bezug auf Routing-Metriken „am nächsten“, nicht unbedingt in Bezug auf die geografische Entfernung oder die geringste Latenz. Da sich Routen während einer Sitzung ändern können, eignet sich Anycast besser für kurze, zustandslose Datenaustausche wie DNS-Abfragen über UDP als für langlebige Verbindungen, es sei denn, das Design berücksichtigt Pfadänderungen.

Warum Anycast in Unternehmensnetzwerken wichtig ist

Anycast ermöglicht es, einen Dienst über viele Standorte hinweg zu skalieren, ohne die von Clients verwendete Adresse zu ändern. Betreiber von DNS-Infrastrukturen sind in hohem Maße darauf angewiesen. RFC 4786 beschreibt die aktuellen Best Practices für den Betrieb von Anycast-Diensten, und Root-Server-Betreiber nutzen diese, um hinter jeder Root-Server-Adresse mehrere Instanzen zu betreiben. Clients profitieren von kürzeren Pfaden und geringerer Latenz, und die Kapazität lässt sich durch Hinzufügen weiterer Standorte erweitern.

Anycast verbessert zudem die Ausfallsicherheit und die Sicherheitslage. Der Datenverkehr bei einem verteilten Denial-of-Service-Angriff wird auf die Standorte verteilt, die die Angreifer gerade erreichen können, sodass kein einzelner Standort die gesamte Last aufnimmt und ein überlasteter Standort seine Route zurückziehen kann, um den Datenverkehr anderweitig umzuleiten. Dieselbe Eigenschaft kann die Fehlerbehebung erschweren, da zwei Nutzer, die Anfragen an eine Adresse senden, möglicherweise unterschiedliche Server erreichen.

Mangelhafte Verwaltung führt zu tatsächlichen Ausfällen. Wenn ein Standort das Präfix weiterhin ankündigt, nachdem sein Dienst ausgefallen ist, zieht er Datenverkehr an und lässt ihn fallen; daher müssen Zustandsprüfungen an Routenankündigungen gekoppelt sein. Inkonsistente Zonendaten oder Konfigurationen zwischen Standorten führen zu unterschiedlichen Antworten, je nachdem, bei welchem Standort ein Client landet. Ungeplante Routing-Änderungen können zudem lang andauernde TCP-Sitzungen unterbrechen, weshalb Teams eine standortbezogene Überwachung und eine konsistente Änderungskontrolle benötigen.

Wie sich Anycast im Vergleich zu verwandten Begriffen darstellt

Anycast vs. Unicast

Bei Unicast werden Pakete an ein bestimmtes Ziel gesendet, das eine eindeutige Adresse besitzt, während bei Anycast Pakete an denjenigen von mehreren Servern gesendet werden, die sich eine Adresse teilen und laut Routing am nächsten liegen. Was ist Unicast?

Attribute	Anycast	Unicast
Address ownership	Shared by multiple servers in different locations	Assigned to a single interface
Destination chosen by	Routing system, based on best path	Sender, by the address it uses
Typical use	Distributed DNS and other replicated services	Ordinary one-to-one communication
Session state	Can break if routing changes mid-session	Stable as long as the host is reachable

Anycast vs. Multicast

Multicast liefert ein Paket an jedes Mitglied einer Gruppe, das sich angemeldet hat, während Anycast es nur an ein Mitglied einer Gruppe von Servern liefert, die sich eine Adresse teilen. Was ist Multicast?

Attribute	Anycast	Multicast
Delivery model	One to the nearest of many	One to many
Recipients per packet	One server	All subscribed receivers
Selection mechanism	Routing path selection, usually BGP	Group membership and multicast routing
Typical use	Resilient, low-latency services such as DNS	Streaming and group distribution

Häufige Probleme mit Anycast

Wenn ein Standort sein Präfix wiederholt zurückzieht und erneut ankündigt, wechseln Clients zwischen Standorten hin und her und erleben zeitweise Ausfälle. Eine Route-Flap-Dämpfung durch Upstream-Anbieter kann das Präfix dann unterdrücken und den Standort für längere Zeit unerreichbar machen.

Ein Standort, dessen DNS-Software ausgefallen ist, dessen Router jedoch weiterhin das Präfix ankündigt, zieht weiterhin Anfragen an, beantwortet aber keine davon. Betreiber benötigen einen lokalen Zustandscheck, der die Route zurückzieht, sobald der Dienst nicht mehr reagiert.

Verschiedene Instanzen können unterschiedliche Antworten zurückgeben, wenn Zonendaten oder die Konfiguration nicht synchronisiert sind. Nutzer in verschiedenen Regionen melden dann widersprüchliche Ergebnisse, und das Problem lässt sich von einem Standort aus nur schwer reproduzieren.

Eine Routing-Änderung kann dazu führen, dass ein Client während einer Sitzung auf einen anderen Standort umgeleitet wird. Bei UDP-Abfragen mit nur einem Paket ist dies harmlos, kann jedoch lang andauernde TCP-Verbindungen zurücksetzen, darunter DNS-over-TCP-Zonenübertragungen oder umfangreiche Antworten.

Routing-Richtlinien und Peering entscheiden darüber, welchen Standort ein Client erreicht – nicht die geografische Entfernung. Clients können an einem weit entfernten Standort mit hoher Latenz landen, daher messen Betreiber die tatsächlichen Abfragepfade und passen die Präfix-Ankündigungen entsprechend an.

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Anycast vs. Unicast

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Anycast-FAQ

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