Die Pakete, die durch das Internet transferiert werden, haben mit der Ziel-IP-Adresse einen eindeutigen Empfänger. Damit die Pakete am korrekten Bestimmungsort ankommen muss jeder Router, den die Pakete passieren, wissen, wie er mit ihnen verfahren und wohin er diese weiterleiten soll. Dazu baut jeder Router mit Hilfe von IP-Adressen sog. Routingtabellen auf. Die Wegewahl erfolgt hierbei anhand weltweit eindeutiger, hierarchischer Netzwerkadressen, durch die eine weltweite Zuordnung möglich ist. Bei den meisten kleineren Routern geschieht dieser Aufbau automatisch nach dem Einschalten des Gerätes.

Router sind eine der leistungsfähigsten Netzwerkkomponenten mit Datendurchsätzen im Multi-Gigabit-Bereich. Um einen hohen Netzdurchsatz zu erreichen dürfen pro Paket nur niedrige Verzögerungszeiten entstehen. Optimiert werden kann hier vor allem das Treffen der Entscheidung, auf welcher Übertragungsleitung ein eingehendes Paket weitergeleitet werden soll. Der Ansatzpunkt ist, Pakete von einem Quellrechner zu einem Zielrechner über den Weg mit den geringsten „Kosten“ zu übertragen. Mögliche Metriken sind z.B. die Anzahl der Hops (Anzahl der Router, die das Paket passiert), finanzielle Kosten, Verlässlichkeit, Durchsatz, Bandbreite und Verzögerung.

Bei Routingverfahren werden primär zwei Varianten unterschieden. Bei der ersten, statischen Variante bleiben die Routing-Tabellen in den Vermittlungsknoten über längere Zeit konstant. Bei der zweiten, adaptiven Variante hängen Routing-Entscheidungen nicht nur vom Zustand des Netzes ab (je nach Topologie und der Lastverhältnisse), sondern passen sich auch schnell an. Für die Wegewahl sind Veränderungen der Topologie oder die aktuelle Auslastung einer Leitung entscheidend. Um den momentanen Netzzustand bei der Routingwahl berücksichtigen zu können, ist ein Informationsaustausch zwischen den beteiligten Knoten notwendig.

In der Praxis werden Netze, die unter einheitlicher Verwaltung stehen (z.B. einer großen Firma, eines Internet-Providers oder einer Hochschule) unter einem Autonomen System (AS) zusammengefasst. Dies bedeutet, dass ein Betreiber eines solchen AS sich von seiner regional zuständigen Vergabestelle für IP-Adresse einen Block solcher Adressen zuteilen lässt, mit der er sein Netzwerk adressiert. Damit das AS eindeutig unterscheidbar ist, erhält es zusätzlich eine sog. AS-Nummer, die das AS im gesamten Internet eindeutig kennzeichnet. Diese AS-Nummer ist gleich mehrfach der Schlüssel im weltweiten Routing zwischen ASen. Zum einen repräsentiert die AS-Nummer das Netzwerk selbst, also bspw. alle Netzwerke, die ein Internet-Provider betreibt. Das können die Netze sein, die er selbst für seine Server benötigt, aber auch Netzwerke und Adressblöcke sein, die er an seine Kunden, die kein eigenes AS betreiben möchten, weitergibt. Die AS-Nummer ermöglicht es demnach, verschiedene IP-Subnetze eines Netzbetreibers zusammenzufassen. Diese Zusammenfassung dient vor allem dem Zweck, das Routing auf oberster Ebene, also zwischen ASen, dramatisch zu vereinfachen. Zwar muss nicht jedes AS den Weg für alle einzelnen IP-Subnetze kennen, aber jedes AS muss die Möglichkeit haben, bei Bedarf durch Abfragen festzustellen, zu welchem AS die gewünschte IP-Adresse gehört, um dann die Datenübertragung an das entsprechende AS weiterzuleiten.

Ein AS kann aus sehr vielen Netzen bestehen, die wiederum intern mit mehreren Routern verbunden sind. Einen Router, der innerhalb eines AS vermittelt, wird Interior Gateway (IG) genannt. Hingegen wird von einem Exterior Gateway (EG) gesprochen, wenn der Router am Rand eines AS steht und verschiedene ASe verbindet. Für die Vermittlung der Gateways kommen je nach Art unterschiedliche Protokolle zum Einsatz. Beim IG wird eines der Interior Gateway Protocols (IGP) verwendet. Ein solches IGP muss lediglich Pakete so effizient wie möglich von der Quelle zum Ziel befördern. Bei großen internen Netzen kann es schnell vorkommen, dass die Topologie recht kompliziert ist, womit das IGP auch umgehen muss. Das Protokollpendant für EGs heißt Exterior Gateway Protocol (EGP), von dem derzeit praktisch nur das Border Gateway Protocol (BGP) eingesetzt wird. Bei dem Austausch von Paketen von einem zum anderen AS müssen besondere Regeln beachtet werden. Möglicherweise ist ein Unternehmen nicht willens, Pakete auf dem Transit von einem fremden AS zu einem anderen fremden AS zu befördern, obwohl es auf dem kürzesten Weg zwischen den beiden fremden Systemen liegt. Andererseits ist die Firma vielleicht bereit, Transitverkehr für seine Nachbarn oder bestimmte andere ASe zu übernehmen, falls sie für diesen Dienst bezahlen. Gerade in diesem Fall stellen Telekommunikationsgesellschaften ihre Übertragungsdienste gerne zur Verfügung, da die fremden Parteien dies meistens nicht wollen. Die Hauptaufgabe von BGP ist die Organisation und Durchführung der Wegewahl zwischen ASen unter der Berücksichtigung besonderer politischer, wirtschaftlicher oder sicherheitsbezogener Regeln. Beispiele für besondere Regeln sind, dass Datenverkehr nie durch bestimmte ASe fließen sollen oder vom Pentagon ausgehender Datenverkehr niemals über den Irak geroutet werden dürfen. Die nötigen Regeln und Maßnahmen werden normalerweise manuell oder halbautomatisiert in jedem BGP-Router konfiguriert, da sie nicht Teil des eigentlichen Protokolls sind. Um eine Vorstellung zu bekommen, wie komplex heutzutage Routen allein von großen Firmen in Deutschland sind, kann unter http://www.internet-sicherheit.de/forschung/aktuelle-forschungsprojekte/internet-infrastruktur-deutschland/ eine Karte der Internet-Infrastruktur angesehen werden.

Das IVS überprüft mit aktiven Drohnen die Verfügbarkeit von ausgewählten, wichtigen Diensten im Internet (z.B. www.google.de). Diese Drohnen sind unter anderem auf DSL-Routern installiert und führen so aus den Netzen verschiedener Provider die Messung von verschiedenen QoS-Parametern wie RTT und Bandbreite durch. Mehr zum IVS finden sie hier.