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IPv6/Adresse/Typen/Multicast

Aus Foxwiki

Beschreibung

Netzwerk-Multicast ist eine Technik, bei der ein Knoten Pakete an mehrere Ziele gleichzeitig sendet (one-to-many)

  • Bei den Zielen handelt es sich eigentlich um eine Reihe von Schnittstellen, die durch eine einzige Multicast-Adresse, die sogenannte Multicast-Gruppe, identifiziert werden

In IPv6 werden Multicast-Adressen von allen anderen Typen durch den Wert der äußersten linken 8 Bit der Adressen unterschieden: ein Wert von 11111111 (Hexadezimalziffern FF) bedeutet, dass es sich um eine Multicast-Adresse handelt

  • Daher sind alle Multicast-Adressen Teil des Präfixes ff00::/8, was dem IPv4-Multicast-Adressraum 224.0.0.0/4 entspricht
Regeln für Multicast
  • Pakete, die an eine Multicast-Gruppe gesendet werden, haben immer eine Unicast-Quelladresse
  • Eine Multicast-Adresse kann nicht die Quelladresse eines Pakets sein
In IPv6 gibt es keine Broadcast-Adressen
  • Stattdessen werden in IPv6 für diese Funktion spezielle Multicast-Gruppen verwendet - eine Multicast-Adresse für alle IPv6-Geräte und eine Multicast-Adresse für angefragte Knoten

Bekannte Multicast-Adressen

Bei IPv4 gibt es mehrere bekannte Multicast-Adressen im Bereich 224.0.0.0/24

  • Bekannt bedeutet, dass diese Adressen vordefiniert
  • für eine besondere Verwendung reserviert sind

In IPv6 beginnen alle bekannten Multicast-Adressen mit dem Präfix ff00::/12

  • Das bedeutet, dass die ersten 3 Hexadezimalziffern einer Adresse immer ff0 sind
Beispiele
Adresse Funktion
FF02::1 Alle Knoten Adresse
FF02::2 Alle Router Adresse
FF02::4 DVMRP-Router
FF02::5 Alle OSPFv3-Router
FF02::6 OSPFv3 Bezeichnete Router
FF02::a Alle EIGRP (IPv6)-Router
FF02::D Alle PIM-Router
FF02::12 VRRP
FF02::16 Alle MLDv2-fähigen Router

Solicited-node Multicast Address

Eine Solicited-Node-Multicast-Adresse ist eine spezielle Art von IPv6-Multicast

  • Sie wird als effizienterer Ansatz für die IPv4-Broadcast-Zustellung verwendet
  • Eine Solicited-Node-Multicast-Adresse wird automatisch über einen IPv6-Unicast einer Schnittstelle generiert
Solicited-Node-Multicast-Adresse

Wenn eine Schnittstelle mit einer IPv6-Unicast-Adresse konfiguriert wird, wird automatisch eine Solicited-Node-Multicast-Adresse auf der Grundlage der Unicast-Adresse für diese Schnittstelle generiert, und der Knoten tritt der Multicast-Gruppe bei

  • Daher hat jede Unicast-Adresse eine entsprechende Solicited-Node-Multicast-Adresse
  • Diese automatisch generierte Multicast-Gruppe wird dann für die Adressauflösung, die Nachbarschaftserkennung und die Erkennung von Adressduplikaten verwendet

Eine Solicited-Node-Multicast-Adresse aus dem festen Präfix FF02::1:FF00:0/104 und den letzten 24 Bit der entsprechenden IPv6-Adresse

Wie wir bereits gelernt haben, gibt es in IPv6 keinen Broadcast

  • Es gibt auch kein ARP
  • Wenn ein Knoten die MAC-Adresse einer bekannten IPv6-Adresse auflösen muss, muss das Gerät dennoch eine Anfrage senden
  • In diesem Anforderungspaket ist die IPv6-Zieladresse die Multicast-Adresse des angefragten Knotens, die der IPv6-Unicast-Zieladresse entspricht (als Referenz: bei IPv4-ARP ist die Zieladresse 0.0.0.0), und die MAC-Zieladresse ist die Multicast-MAC-Adresse, die der Multicast-Adresse entspricht
  • Nur der Zielknoten "hört" auf diese Multicast-Adresse des angefragten Knotens
  • Daher wird die Anfrage nur vom Zielknoten verarbeitet und nicht von allen an der Verbindung angeschlossenen Knoten, wie es bei Broadcasted ARP in IPv4 der Fall ist
Router#sh ipv6 interface gi0/0/0
GigabitEthernet0/0/0 is up, line protocol is up
 IPv6 is enabled, link-local address is FE80::ABCD:1234
 No Virtual link-local address(es):
 Global unicast address(es):
 2001::1234:ABCD, subnet is 2001::/64
 Joined group address(es):
 FF02::1
 FF02::1:FF34:ABCD
 FF02::1:FFCD:1234
 MTU is 1500 bytes
 ICMP error messages limited to one every 100 milliseconds
 ICMP redirects are enabled
 ICMP unreachables are sent
 ND DAD is enabled, number of DAD attempts: 1
 ND reachable time is 30000 milliseconds

Multicast-Addressen

Multicast-Adressen werden für entsprechende Dienste verwendet

Sie beginnen immer mit (xx ist hierbei der Wert der Reichweite)

Die Adressen werden in Reichweiten und Typen unterteilt:

Multicast-Bereiche

Die Multicast Reichweite ist ein Parameter, mit dem die maximale Distanz angegeben werden kann, die ein Multicast Paket sich von der versendenden Einheit entfernen kann Zurzeit sind folgende Regionen (reichweiten) definiert:

Bereich Beschreibung
ffx1 Node-lokal, Pakete verlassen niemals den Knoten
ffx2 Link-lokal, Pakete werden niemals von Routers weitergeleitet, der angegebene Link wird nie verlassen
ffx5 Site-lokal, Pakete verlassen niemals den Standort (Site)
ffx8 organisationsweit, Pakete verlassen niemals eine Organisation (nicht einfach zu implementieren, dies muss durch das Routing Protokoll abgedeckt werden)
ffxe Globale Reichweite
... Sonstige sind reserviert
Gültigkeitsbereiche
Weitere Bereiche sind nicht zugewiesen
  • Können von Administratoren benutzt werden, um weitere Multicast-Regionen zu definieren
Wert Scope Beschreibung
1 interfacelokal diese Pakete verlassen die Schnittstelle nie. (Loopback)
2 link-lokal werden von Routern grundsätzlich nie weitergeleitet und können deshalb das Teilnetz nicht verlassen
4 adminlokal der kleinste Bereich, dessen Abgrenzung in den Routern speziell administriert werden muss
5 sitelokal dürfen zwar geroutet werden, jedoch nicht von Border-Routern
8 organisationslokal die Pakete dürfen auch von Border-Routern weitergeleitet werden, bleiben jedoch "im Unternehmen" (hierzu müssen seitens des Routing-Protokolls entsprechende Vorkehrungen getroffen werden)
e globaler Multicast darf überallhin geroutet werden
0, 3, f reservierte Bereiche
Multicast-Typen

Es sind bereits viele Typen definiert bzw. reserviert (siehe RFC 4291 / IP Version 6 Addressing Architecture für weitere Details), einige Beispiele:

  • All Nodes Adresse: ID = 1h, alle Hosts am lokalen Node (ff01:0:0:0:0:0:0:1) oder am angeschlossenen Link (ff02:0:0:0:0:0:0:1) werden adressiert
  • All Routers Adresse: ID = 2h, alle Router am lokalen Node (ff01:0:0:0:0:0:0:2), am angeschlossenen Link (ff02:0:0:0:0:0:0:2) oder am lokalen Standort werden adressiert
Erforderliche node link-local Multicast Adresse

Diese spezielle Multicast Adresse wird als Zieladresse bei der Erkundung des Nahbereichs verwendet, da es ARP bei IPv6 im Gegensatz zu IPv4 nicht mehr gibt

Ein Beispiel für diese Adresse könnte sein:

Das benutzte Präfix zeigt, dass es sich um eine link-lokale Multicast Adresse handelt

  • Dass Suffix wird aus der Zieladresse erstellt
  • In diesem Beispiel soll ein Paket zur Adresse "fe80::1234" gesendet werden, aber die Netzwerk-Schicht hat keine Kenntnis der aktuellen Schicht 2 MAC Adresse
  • Die oberen 104 bits werde mit "ff02:0:0:0:01:ff00::/104" ersetzt und die unteres 24 bits bleiben unverändert
  • Diese Adresse wird nun "am Link" verwendet, um den entsprechenden Node zu finden, der wiederum seine Schicht 2 MAC Adresse als Antwort zurücksendet

Multicast-Adressen

Multicast-Adressen sprechen eine Gruppe von Rechnern an
  • Das ist zum Beispiel für Video on Demand oder Fernunterricht nützlich und spart Bandbreite, da es bereits auf der IP-Schicht ausgewertet wird und mehrfache Übertragung von Paketen verhindert
  • Auch mehrere NTP-Server können einer Multicast-Gruppe angehören
Multicast-Adressen beginnen alle mit der Bitfolge 1111 1111
  • Darauf folgen dei Felder Flag und Scope
  • Bisher ist allerdings nur das Flag T definiert, mit den Werten 1 für dauerhaft und 0 für temporär
Einer-zu-vielen-Kommunikation wird durch Multicast-Adressen abgebildet

Typ: 0000

  • fest definiert (ANA), 0001
  • Adresse wurde "frei" vergeben
Scope
Gültigkeitsbereich 0001 nur lokales Endgerät
Wert Scope
0010 Link lokal
0101 Site lokal
1000 Organisations-lokal
1110 Global
Regel
  1. FF02::1:FF00:0/104 zzgl. letzte 24 Bit der Unicast Adresse
  2. Link-Lokale MC Adresse des Endsystems (für Neighbor Discovery)
Beispiele für Multicast-Adressen
FFO1::1 alle lokalen Interfaces FF02::1 alle Link-lokalen Interfaces
FF05::2 alle Site-Ilokalen Router FF0x::202 Sun RPC

Präfix ff00::/8 (ff…)

stehen für Multicast-Adressen

Nach dem Multicast-Präfix folgen
  • 4 Bit für Flags
  • 4 Bit für den Gültigkeitsbereich (Scope)
Flags sind zurzeit in folgenden Kombinationen gültig
Wert Bezeichnung Beschreibung
0 Permanent definierte wohlbekannte Multicast-Adressen (von der IANA zugewiesen)
1 T-Bit gesetzt Transient (vorübergehend) oder dynamisch zugewiesene Multicast-Adressen
3 P-Bit gesetzt, erzwingt das T-Bit Unicast-Prefix-based Multicast-Adressen (RFC 3306)
7 R-Bit gesetzt, erzwingt P- und T-Bit Multicast-Adressen, welche die Adresse des Rendezvous-Point enthalten (RFC 3956)
Beispiele für wohlbekannte Multicast-Adressen
  • ff01::1, ff02::1: All Nodes Adressen
  • Entspricht dem Broadcast
  • ff01::2, ff02::2, ff05::2: All Routers Adressen, adressiert alle Router in einem Bereich