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IPv6/Host/Multicast: Unterschied zwischen den Versionen

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'''topic''' - Kurzbeschreibung
'''IPv6/Host/Multicast''' - Adressierung einer Nachricht an eine Grupper von Empfängern
== Beschreibung ==
; Wie werden Pakete an Ziele verschicken, deren Link-Layer-Adresse unbekannt ist?
[[File:datenstromOhneMulticast.png|mini|400px|Datenstrom ohne Multicast]]
; Die Lösung heißt Multicast
* und die zugehörigen Adressen sind die Multicast Addresses
* Multicast Addresses sind in der Lage, mehrere Interfaces anzusprechen.
* Besonders nützlich ist das, wenn sich die angesprochenen Interfaces in verschiedenen Nodes befinden.
* So können wir indirekt Gruppen von Nodes ansprechen.
* Alle Interfaces, die innerhalb eines Gültigkeitsbereiches dieselbe Multicast Address nutzen, bilden deshalb eine Multicast Group.


=== Anwendungsgebiete von Multicast ===
=== Beschreibung ===
In IPv6 verwenden wir Multicast hauptsächlich zur
; Einsatz von Multicast
* Vermeidung von mehrfacher Übertragung identischer Datenströme und
Vermeidung mehrfacher Übertragung identischer Datenströme
* effizienten Organisation der Nodes an einem Link.
* Effiziente Organisation von Nodes am [[Link]]
* Versenden von Nachrichten an Ziele, deren [[Link-Layer-Adresse]] unbekannt ist


=== Szenario ===
; Multicast
; Um die Nutzung von Multicast bei Datenströmen zu verstehen, denken wir uns folgende Situation
[[IPv6/Multicast/Adresse|Multicast Addresse]]n können mehrere Interfaces ansprechen


Mehrere Zuschauer möchten die Live-Übertragung einer Sportveranstaltung als Videostream auf ihren IPv6-fähigen Endgeräten verfolgen.
Nützlich
* Das können Computer, Smartphones oder netzwerkfähige Fernseher sein.
* wenn sich die angesprochenen Interfaces in verschiedenen Nodes befinden
* Das Videomaterial wird in Form eines Datenstroms von einem Server bereitgestellt, den wir Multicast-Quelle nennen.
* Gruppen von Nodes ansprechen
* Auf dem Weg zu den Zuschauern, im Folgenden Konsumenten genannt, passiert der Datenstrom zwei Router.
* Da es sich um eine Live-Übertragung handelt, erhalten alle Konsumenten zu jedem Zeitpunkt die gleichen Daten.
* Wird kein Multicast verwendet, dann wird nach dem in Abbildung 4.12 dargestellten Prinzip verfahren.


Jeder Konsument kontaktiert die Quelle des Datenstroms und erhält von ihr die Daten, obwohl weitgehend identisch, individuell zugestellt.
; Multicast Group
* Alle beteiligten Links und Router auf dem Pfad werden mehrfach belastet.
Alle Interfaces, die innerhalb eines Gültigkeitsbereiches dieselbe [[IPv6/Multicast/Adresse|Multicast Addresse]] nutzen
* Mit jedem neuen Konsumenten erhöht sich das Datenaufkommen.


=== Multicast Datenströme ===
=== Beispiel ===
; Nehmen wir an, die Sportveranstaltung aus unserem Beispiel gewinnt an Popularität
; Live-Übertragung
[[File:ipv6DatenstromsMitMulticast.png|mini|400px|Datenstrom mit Multicast]]
[[File:datenstromOhneMulticast.png|400px|mini|Datenstrom ohne Multicast]]
[[File:ipv6MulticastAddress.png|mini|400px|Multicast Address]]
* Plötzlich sind wir mit einer hohen Nachfrage konfrontiert.
* Das bisherige Vorgehen ist nicht in der Lage, diese Nachfrage zu befriedigen, da die Kapazitätsgrenzen der Links und Router erreicht werden würden.


; Lösung Multicast
Mehrere Zuschauer möchten eine Live-Übertragung einer Sportveranstaltung als Videostream auf ihren IPv6-fähigen Endgeräten verfolgen
* Die Abbildung zeigt das Verfahren, die beteiligten Systeme bleiben die gleichen wie vorher.
* Das können Computer, Smartphones oder netzwerkfähige Fernseher sein
Der wesentliche Unterschied ist, dass nun nicht mehr die Quelle für die Duplizierung des Datenstroms zuständig ist, sondern diese Aufgabe den Routern zuteilwird.
* Das Videomaterial wird in Form eines Datenstroms von einem Server bereitgestellt, den wir Multicast-Quelle nennen
* Der Datenstrom wird genau einmal von der Multicast-Quelle zu Router B übertragen, dieser wiederum sendet die Pakete genau einmal an Router A weiter.
* Auf dem Weg zu den Zuschauern, im Folgenden Konsumenten genannt, passiert der Datenstrom zwei Router
* Von Router A schließlich wird der Datenstrom an die Konsumenten verteilt.
* Da es sich um eine Live-Übertragung handelt, erhalten alle Konsumenten zu jedem Zeitpunkt die gleichen Daten
* Je besser die Hardware am Link (zum Beispiel ein Switch) mit Multicast umgehen kann, desto später findet die technische Duplizierung des Datenstroms statt.
* Idealerweise wird bei Nutzung von Ethernet erst am letzten Switchport eine Kopie der betroffenen Frames angefertigt.


; Multicast Addresses sind durch das Präfix <nowiki>ff::/8</nowiki> gekennzeichnet.
Jeder Konsument kontaktiert die Quelle des Datenstroms und erhält von ihr die Daten, obwohl weitgehend identisch, individuell zugestellt
* Sie beginnen also stets mit ff, daran können wir sie schnell erkennen.
* Alle beteiligten Links und Router auf dem Pfad werden mehrfach belastet
* Danach folgen 4 Bits für Flags und weitere 4 Bits für die Angabe des Multicast Scopes.
* Mit jedem neuen Konsumenten erhöht sich das Datenaufkommen
* Der grundlegende Aufbau einer Multicast Address ist in Abbildung 4.14 dargestellt.


=== Multicast Addresses ===
=== Multicast Datenströme ===
Die Flags (in Leserichtung) haben folgende Bedeutung:
Nehmen wir an, die Sportveranstaltung aus unserem Beispiel gewinnt an Popularität
Reserviert Das erste Flag ist reserviert für spätere Erweiterungen.
* Plötzlich sind wir mit einer hohen Nachfrage konfrontiert
Es wird auf Null gesetzt.
* Das bisherige Vorgehen ist nicht in der Lage, diese Nachfrage zu befriedigen, da die Kapazitätsgrenzen der Links und Router erreicht werden würden


4 Die Hosts Rendezvous Point Das Rendezvous Point Flag wird gesetzt wenn im Group Identifier die Adresse eines Rendezvous Points eingebettet ist.
; Lösung Multicast
* Das Verfahren wird für Inter Domain Multicast verwendet, ein Thema das außerhalb des Workshops liegt.
[[File:ipv6DatenstromsMitMulticast.png|400px|mini|Datenstrom mit Multicast]]
* Interessierte finden mehr dazu im RFC 3956
[SH04].
Prefix Mit dem Prefix Flag wird angezeigt, dass im Group Identifier ein Präfix und die zugehörige Präfixlänge eingebettet wurden.
* Nodes können das Präfix extrahieren und so erfahren, in welchem Netz die Multicast-Quelle beheimatet ist.
* Weitere Informationen zur Verwendung des Flags hält RFC 3306 [HT02] bereit.
Transient Ein gesetztes Transient Flag bedeutet, dass es sich nicht um eine Well-known Multicast Address handelt.
Letztere werden von der IANA öffentlich verwaltet.4 Tabelle 4.5 enthält eine Auswahl üblicher Well-known Multicast Addresses.
Multicast Scopes
 
Während einige Multicast Scopes fest definierte Grenzen haben, lassen sich andere individuell festlegen.
* Die Einhaltung der Grenzen kann dann nur gewährleistet werden, wenn die unternehmenseigenen Router entsprechend konfiguriert wurden.
* Mehr Informationen zu den Multicast Scopes können der Tabelle 4.6 entnommen werden.
 
Organisation von Multicast Groups
 
Eine Multicast Address identifiziert eine Multicast Group innerhalb ihres Scopes eindeutig.
* Für die Organisation dieser Gruppen ist das Protokoll Multicast Listener Discovery v2 (MLDv2)
zuständig.
* Es ist in RFC 3810 [VC04] und RFC 4604 [HCH06]
standardisiert und definiert verschiedene Nachrichten, welche über ICMPv6 transportiert werden.
* Die heute gebräuchlichsten Nachrichten sind die
* Multicast Listener Query Message und die
* Multicast Listener Report Message.
 
http:// www.iana.org/ assignments/ multicast-addresses
 
4.5 Multicast
 
Scope: Node
Adresse, Präfix
ff 1::1
ff 1::2
ff 1::fb
Scope: Link
Adresse, Präfix
ff 2::1
ff 2::2
ff 2::b
ff 2::f
ff 2::16
ff 2::6a
ff 2::fb
ff 2::1:2
ff 2::1:ff : /1 4
Scope: Site
Adresse, Präfix
ff 5::2
ff 5::1:3
ff 5::fb
Scope: Variabel (X)
Adresse, Präfix
ff X::fb
ff X::1 1
ff X::db8: : /96
 
Nutzung Alle Nodes Alle Router Multicast-DNS
 
Tabelle 4.5
Well-known Multicast Addresses
(Auswahl)
 
Nutzung Alle Nodes Alle Router Mobile Agents (Mobile IPv6)
Universal Plug and Play Alle MLDv2-fähigen Router Alle Multicast-Abonnenten Multicast-DNS Alle DHCP-Agents Solicited Node Multicast Address Nutzung Alle Router Alle DHCP-Server Multicast-DNS Nutzung Multicast-DNS NTP Dokumentation
 
4 Die Hosts
 
Tabelle 4.6
Multicast Scopes
 
Scope x
x1
 
Name Reserviert Interface-Local
 
x2


Link-local
Der wesentliche Unterschied ist, dass nun nicht mehr die Quelle für die Duplizierung des Datenstroms zuständig ist, sondern diese Aufgabe den Routern zuteilwird
* Der Datenstrom wird genau einmal von der Multicast-Quelle zu Router B übertragen, dieser wiederum sendet die Pakete genau einmal an Router A weiter
* Von Router A schließlich wird der Datenstrom an die Konsumenten verteilt
* Je besser die Hardware am Link (zum Beispiel ein Switch) mit Multicast umgehen kann, desto später findet die technische Duplizierung des Datenstroms statt
* Idealerweise wird bei Nutzung von Ethernet erst am letzten Switchport eine Kopie der betroffenen Frames angefertigt


x3
=== Multicast Groups ===
x4
; Organisation von Multicast Groups


Reserviert Admin-Local
Multicast Addresses identifizieren eine Multicast Group innerhalb ihres Scopes eindeutig
* Für die Organisation dieser Gruppen ist das Protokoll [[Multicast Listener Discovery]] v2 (MLDv2) zuständig
* [[RFC 3810]] und [[RFC 4604]]
* Definiert verschiedene Nachrichten, welche über ICMPv6 transportiert werden


x5
; Gebräuchliche Nachrichten
* [[#Listener Query Message|Multicast Listener Query Message]]
* [[#Listener Report Message|Multicast Listener Report Message]]


Site-Local
=== Multicast Scopes ===
siehe [[IPv6/Multicast/Adresse#Multicast_Scopes]]


x6- x7
=== Listener Query Message ===
Die Listener Report Messages dienen dazu, Multicast Groups beizutreten oder sie zu verlassen
* Jedes Interface, das Mitglied einer bestimmten Gruppe ist, nimmt für diese Gruppe die Rolle eines Multicast Listeners ein
* Pakete die an die Gruppenadresse gesendet wurden, werden allen Mitgliedern zugestellt
* Möchte ein Interface für eine Gruppe keine Pakete mehr erhalten, so verlässt es die Gruppe wieder


Nutzerdefiniert
=== Listener Report Message ===
 
Den Beitritt zu einer Gruppe werden wir uns in Wireshark anschauen
x8
* Dazu fahren wir das Interface eth0 auf linux zuerst herunter
 
root@linux:~# '''ip link set down dev eth'''
Organization-Local
 
x9- xd
 
Nutzerdefiniert
 
xe xf
 
Global Reserviert
 
Beschreibung Das Multicast-Äquivalent zur Loopback Address ::1.
Nur auf dem lokalen Node gültig.
Nur auf dem Link gültig.
Die Pakete dürfen nicht geroutet werden.
Vom Administrator festzulegender Teil des Netzes.
Wird auch für eigenständig administrierte Abteilungen verwendet.
Lokales, physikalisches Netzwerk.
* In der Regel eine Filiale oder eine Betriebsstätte.
Zur freien Definition eigener Gültigkeitsbereiche.
Ein die gesamte Organisation umfassender Gültigkeitsbereich.
Umfasst auch geographisch entfernte Betriebsstätten, die über Standleitung oder Virtual Private Network
(VPN) angebunden sind.
Zur freien Definition eigener Gültigkeitsbereiche.
Das gesamte Internet.
 
4.5 Multicast Darüber hinaus müssen Nodes aus Kompatibilitätsgründen auch die älteren MLDv1-Nachrichten
* Version 1 Multicast Listener Report und
* Version 1 Multicast Listener Done aus RFC 2710 [DFH99] unterstützen.
Mit der Listener Query Message kann festgestellt werden, ob eine Gruppe noch Mitglieder hat.
* Damit kann auch ein nicht ordnungsgemäßes Verlassen einer Gruppe bemerkt werden.
 
Listener Query Message
 
Die Listener Report Messages dienen dazu, Multicast Groups beizutreten oder sie zu verlassen.
* Jedes Interface, das Mitglied einer bestimmten Gruppe ist, nimmt für diese Gruppe die Rolle eines Multicast Listeners ein.
* Pakete die an die Gruppenadresse gesendet wurden, werden allen Mitgliedern zugestellt.
* Möchte ein Interface für eine Gruppe keine Pakete mehr erhalten, so verlässt es die Gruppe wieder.
 
Listener Report Message
 
Den Beitritt zu einer Gruppe werden wir uns in Wireshark anschauen.
* Dazu fahren wir das Interface eth0 auf lynx zuerst herunter:


=== Gruppenbeitritt ===
Gruppenbeitritt mitschneiden
Gruppenbeitritt mitschneiden


root@lynx :~# ip link set down dev eth
[[File:ipv6MulticastListenerDiscovery.png|600px]]


Jetzt starten wir Wireshark und lassen ihn auf dem PseudoInterface lauschen.
[[File:ipv6MLDv2Header.png|600px]]
* Das Pseudo-Interface liefert die Daten von allen Interfaces, auch von denen, die erst nach dem Start des Mitschnitts hochgefahren werden.
* Wir haben also die Chance, den Start eines Interfaces zu beobachten.
* In diesem Zeitraum treten nämlich vermehrt MLDv2 Messages auf.  
* Dazu fahren wir das Interface wieder hoch:
root@lynx :~# ip link set up dev eth


Von den zahlreichen Paketen die von Wireshark mitgeschnitten wurden suchen wir uns eines vom Typ MLDv2 aus.
; PseudoInterface
* Es sollte dem in Abbildung 4.15 gezeigten ähneln.
Wireshark auf PseudoInterface lauschen lassen
* Das Pseudo-Interface liefert die Daten von allen Interfaces, auch von denen, die erst nach dem Start des Mitschnitts hochgefahren werden
* Wir haben also die Chance, den Start eines Interfaces zu beobachten
* In diesem Zeitraum treten vermehrt MLDv2 Messages auf


4 Die Hosts Abbildung 4.15
Dazu fahren wir das Interface wieder hoch
Multicast Listener Discovery
root@linux:~# '''ip link set up dev eth'''


Wir sehen einen Multicast Listener Report, eingebettet in ICMPv6 als Typ 143.
Von den zahlreichen Paketen die von Wireshark mitgeschnitten wurden suchen wir uns eines vom Typ MLDv2 aus<br clear=all>
* Neben den bekannten Code-, Checksumund Reserved-Feldern ist auch ein Feld namens Number of Multicast Address Records vorhanden.
* Es gibt an, wie viele Multicast Address Record Changes folgen.
* In unserem Beispiel folgt nur ein Eintrag, es wäre auch möglich mehrere Einträge auf einmal bekanntzugeben.
* Jeder Eintrag steht für Änderungen der Zugehörigkeit zu Multicast Groups eines Interfaces.
Include und Exclude


Die Interpretation der Einträge ist nicht ganz trivial.
=== Multicast Listener Discovery ===
* Es gibt zwei Arten von Multicast Listener Report Messages.
[[Multicast Listener Discovery]]
* Diese heißen Include und Exclude.
* Ein Include steht allerdings nicht, wie der Wortlaut vielleicht vermuten lässt, für einen Gruppenbeitritt eines Interfaces.
* Und ein Exclude muss nicht unbedingt einen Gruppenaustritt bedeuten.
* Include und Exclude beziehen sich nämlich nicht auf die Multicast Group, sondern auf eine Liste von Quellen, von denen ein Interface Pakete an die Gruppe akzeptiert (Include) oder auch nicht akzeptiert (Exclude).
* Nun kann ein Interface auch eine leere Liste mitschicken, und damit anzeigen, dass sich das Include oder Exclude auf keine Adressen bezieht.
* Dann käme ein Include einem Gruppaustritt gleich, und ein Exclude mit leerer Liste entspräche einem Gruppenbeitritt.
* Multicast Listener Report Messages erwecken manchmal den Eindruck einer doppelten Verneinung.


Beispiel:
=== Hop Limit ===
Gruppenbeitritt
Abschließend schauen wir uns noch das Feld Hop Limit des vorangestellten IPv6-Headers an <!--(siehe Abbildung 4.16)-->
* Es hat den Wert 1, was bedeutet, dass MLDv2-Pakete einen Router nicht passieren können
* Die ganze Organisation von Multicast Groups findet also auf dem lokalen Link statt


Dazu als Beispiel unsere MLDv2 Message: Wir klappen den Eintrag Multicast Address Record Changed to exclude auf und sehen uns die enthaltenen Informationen an.
=== Multicast Routing ===
* Wir sehen die
[[File:ipv6MulticastRouting.png|mini|400px|Multicast Routing]]


4.5 Multicast Abbildung 4.16
; Multicast-Quelle auf einem anderen Link
IPv6-Header eines MLDv2Paketes
Trotzdem möchte ein Interface vielleicht den Datenstrom einer Multicast-Quelle empfangen, die an einem anderen Link angeschlossen ist
* Wenn die Pakete den Router nicht passieren können, muss der Router anderweitig tätig werden, um den angeforderten Datenstrom bereitzustellen
* Dazu muss er Multicast-fähig sein
* Er wird dann auch Multicast Router genannt
* Tatsächlich, wenn wir den Header weiter analysieren, entdecken wir einen Hop-by-Hop Extension Header mit Router Alert Option
* Der Router wird explizit darauf hingewiesen, dass dieses Paket für ihn wichtige Informationen enthalten könnte


Art der Änderung, Exclude, und weitere Felder.
; Multicast-Router
* Das Feld Aux Data Length gibt an wie viele 8-Byte-Blöcke mit zusätzlichen Daten der Multicast Address folgen.
Um den Datenstrom auf dem anfragenden Link bereitzustellen, muss der Router seinerseits den Datenstrom anfordern
* Da es hier den Wert 0
Entweder hat er ein Interface an einem Link an dem auch die Multicast-Quelle angeschlossen ist, dann tritt er einfach der entsprechenden Gruppe bei
hat, sind keine weiteren Daten zu erwarten.
* So erhält er die zugehörigen Pakete die er dann zum anfragenden Link routen kann
* Es folgt die Anzahl der einschränkenden Quellen, hier 0, und im Anschluss die betroffene Multicast Address.
* Hat der Router kein Interface am Link der Multicast-Quelle, beauftragt er einen der ihm bekannten Multicast Router, die Daten bereitzustellen
Nach Auswertung aller Felder kommen wir zum dem Schluss:
* Dazu tritt er wieder der Multicast Group bei und nimmt für diese Gruppe am betroffenen Interface die Rolle eines Multicast Listeners ein
Es handelt sich in unserem Beispiel um eine Änderung der Art Exclude ohne Einschränkung der Quellen.
* Für diese Multicast Group akzeptiert das Interface Pakete von allen Quellen, außer denen in der Liste.
* Da die Liste leer ist, gibt es keine Quellen die vom Interface keine Pakete akzeptieren würde.
Es handelt sich also um einen uneingeschränkten Gruppenbeitritt.
Abschließend schauen wir uns noch das Feld Hop Limit des vorangestellten IPv6-Headers an (siehe Abbildung 4.16).
* Es hat den Wert 1, was bedeutet, dass MLDv2-Pakete einen Router nicht passieren können.
* Die ganze Organisation von Multicast Groups findet also auf dem lokalen Link statt.


Hop Limit
== Multicast auf dem Link-layer ==
[[IPv6/Host/Link Layer Multicast]]


Trotzdem möchte ein Interface vielleicht den Datenstrom einer Multicast-Quelle empfangen, die an einem anderen Link angeschlossen ist.
<noinclude>
* Wenn die Pakete den Router nicht passieren können, muss der Router anderweitig tätig werden, um den angeforderten Datenstrom bereitzustellen.
* Dazu muss er


Multicast Routing
== Anhang ==
 
=== Siehe auch ===
4 Die Hosts Abbildung 4.17
<div style="column-count:2">
Multicast Routing
<categorytree hideroot=on mode="pages">IPv6/Host</categorytree>
 
</div>
Quelle Multicast Listener
----
 
{{Special:PrefixIndex/{{BASEPAGENAME}}/}}
Multicast Listener
 
Multicast Router
 
Multicast Router
 
Multicast Listener
 
Beitritt zur Multicast-Gruppe
 
Konsument
 
Versand von Multicast-Daten
 
Multicast-fähig sein.
* Er wird dann auch Multicast Router genannt.
* Tatsächlich, wenn wir den Header weiter analysieren, entdecken wir einen Hop-by-Hop Extension Header mit Router Alert Option.
* Der Router wird explizit darauf hingewiesen, dass dieses Paket für ihn wichtige Informationen enthalten könnte.
Um den Datenstrom auf dem anfragenden Link bereitzustellen, muss der Router seinerseits den Datenstrom anfordern.
Entweder hat er ein Interface an einem Link an dem auch die Multicast-Quelle angeschlossen ist, dann tritt er einfach der entsprechenden Gruppe bei.
* So erhält er die zugehörigen Pakete die er dann zum anfragenden Link routen kann.
* Hat der Router kein Interface am Link der Multicast-Quelle, beauftragt er einen der ihm bekannten Multicast Router, die Daten bereitzustellen.
* Dazu tritt er wieder der Multicast Group bei und nimmt für diese Gruppe am betroffenen Interface die Rolle eines Multicast Listeners ein.
* Das Prinzip ist beispielhaft in Abbildung 4.17 dargestellt, hier ist die Quelle zwei Hops vom Konsumenten entfernt.
 
4.6 | Multicast auf dem Link-layer All Nodes Multicast Address
 
Wo bei IPv4 häufig Broadcast zum Einsatz kam, wird unter IPv6 Multicast verwendet.
* Immer dann, wenn nicht alle Nodes am Link angesprochen werden sollen, ist die Verwendung von
 
4.6 Multicast auf dem Link-layer Multicast ressourcenschonender.
* Idealerweise werden nur jene Nodes behelligt, die auch Interesse an den versendeten Daten haben.
* Sollen doch einmal alle Nodes eines Links angesprochen werden, kann die All Nodes Multicast Address mit Link-local Scope genutzt werden.
* Sie repräsentiert eine Multicast Group der alle Nodes am Link beitreten müssen.
Um die Belastung auf dem Link gering zu halten, sollten Pakete für eine Multicast Group zwar an alle beigetretenen Interfaces zugestellt werden, unbeteiligte Interfaces aber außen vor gelassen werden.
* Da sich 128 Bits lange Multicast Addresses nicht ohne Verlust auf gängige Link-layer Addresses abbilden lassen, muss man hier Einschränkungen hinnehmen.
* Je nach verwendeter Link-Technologie und Intelligenz der beteiligten Link-layer-Geräte (Beispielsweise Switches), ist der Overhead kleiner oder größer.
* Im ungünstigsten Fall sinkt die Effizienz auf das Niveau von Broadcast.
 
Effizienzsteigerung durch Multicast
 
Die Umsetzung von Multicast Addresses auf Link-layer Addresses an Ethernet-Links werden wir wegen seiner praktischen Relevanz genauer untersuchen.
* Das Verfahren ist auch in RFC 2464 [Cra98] beschrieben.
 
Multicast auf Ethernet
 
Zunächst fangen wir mit Wireshark wieder eine Neighbor Solicitation auf.
* Den Vorgang starten wir aber erst, wenn der Neighbor Cache von fuzzball keinen Eintrag mehr für lynx aufweist.
* Dann senden einen Echo Request von fuzzball an lynx, um eine Neighbor Solicitation zu erzwingen:
 
Neighbor Solicitation mitschneiden
 
Q


user@fuzzball :~ $ ping6 -c 3 fe8 ::2 : ff : fe6 : d1e % eth1
=== Dokumentation ===
PING fe8 ::2 : ff : fe6 : d1e % eth1 ( fe8 ::2 : ff : fe6 : d1e ) '
<!--
56 data bytes
64 bytes from fe8 ::2 : ff : fe6 : d1e : icmp_seq =1 ttl =64 '
time =3.85 ms
3 packets transmitted , 3 received , % packet loss , time '
2 7 ms


Das Ergebnis sollte der Abbildung 4.18 ähnlich sehen.
===== RFC =====
{| class="wikitable big options col1center col3center"
|-
! RFC !! Titel !! Jahr !! Status
|-
| [https://www.rfc-editor.org/info/rfc2460 2460] || Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification || 1998 || Ersetzt durch [https://www.rfc-editor.org/info/rfc8200 RFC 8200]
|-
| [https://www.rfc-editor.org/info/rfc8200 8200] || Internet Protocol, Version 6 (IPv6) Specification || 2017 || Updated by [https://www.rfc-editor.org/info/rfc9673 RFC 9673]
|}
===== Man-Page =====
===== Info-Page =====
-->


4 Die Hosts Abbildung 4.18
=== Links ===
Neighbor Solicitation mittels Linklayer-Multicast
==== Weblinks ====
 
Abbildung 4.19
Link-layer Multicast Address
 
Solicited Node Multicast Address
 
ff02::1:ff60:0d:1e
 
Solicited Node Multicast Address
 
33:33:ff:60:0d:1e
 
Multicast Link-Layer Address (MAC)
 
In Wireshark schauen wir uns den Ethernet-Header und den IPv6-Header der Neighbor Solicitation an.
* Das Feld Destination im Ethernet-Header hat den Wert 33:33:ff:6 : d:1e.
* Vergleichen wir den Wert mit der Zieladresse ff 2::1:ff6 :d1e im IPv6-Header, fallen Gemeinsamkeiten auf.
* Offensichtlich wird die Link-layer Multicast Address aus der IPv6 Multicast Address abgeleitet.
* Abbildung 4.19 verdeutlicht das Verfahren.
In diesem Fall sind die letzten drei Bytes der Link-layer Multicast Address identisch mit denen der Link-layer Address des Interfaces.
* Zur Erinnerung: Die Link-layer Address hatte uns der Node in einem Neighbor Advertisement mitgeteilt (siehe Abbildung 4.8 in Abschnitt 4.3 Neighbor Cache).
* Ein Switch müsste in diesem Fall den Frame einfach auf allen Ports aussenden, deren zugeordnete Link-layer Addresses auf die letzten drei Bytes der Link-layer Multicast Address enden.
* Viele werden das nicht sein.
* Ein so simples wie effizientes Verfahren.
 
Multicast und Privacy Extensions
 
Problematischer wird es, wenn die Clients Privacy Extensions nutzen.
* Dann weisen die Interface Identifier keine Gemeinsamkeiten mit der Link-layer Address mehr auf.
* Trotzdem bilden die Interface Identifier die Grundlage für entsprechen-
 
4.6 Multicast auf dem Link-layer de Solicited Node Multicast Addresses.
* Aus diesen wiederum wird die Link-layer Multicast Address abgeleitet.
* Einem Switch, und sei er auch noch so schlau konfiguriert, bieten sich nun keine Anhaltspunkte mehr, auf welchen Ports der Frame erwünscht sein könnte.
* Ihm bleibt nur eine Möglichkeit übrig:
Er sendet den Frame auf allen Ports hinaus.
* Um diesem Effizienzverlust zu begegnen sind die Switch-Hersteller angehalten, MLDv2-Pakete auszuwerten.
* Indem sich die Switche merken, an welchem Port Nodes zu einer Multicast Group beigetreten sind, können sie den Overhead signifikant senken.
Dass sich dies spürbar auf die Herstellungskosten, und damit auch auf den Verkaufspreis auswirkt, dürfte auf der Hand liegen.
Einen Sonderfall gibt es allerdings, beschrieben in RFC 6085
[GTTD11]: Wenn der Absender weiß, dass nur ein einziges Interface in einer Multicast Group Mitglied ist, und ihm darüber hinaus die Link-layer Unicast Address des Interfaces bekannt ist, dann darf er direkt an diese adressieren.
* Einem Switch wird so unter Umständen das mehrfache Aussenden eines Frames erspart.
 
Sonderfall
 
<noinclude>
 
== Anhang ==
=== Siehe auch ===
{{Special:PrefixIndex/{{BASEPAGENAME}}}}
==== Links ====
===== Weblinks =====


[[Kategorie:IPv6/Host]]
[[Kategorie:IPv6/Host]]
[[Kategorie:Multicast]]
</noinclude>
</noinclude>

Aktuelle Version vom 21. Juli 2025, 14:48 Uhr

IPv6/Host/Multicast - Adressierung einer Nachricht an eine Grupper von Empfängern

Beschreibung

Einsatz von Multicast

Vermeidung mehrfacher Übertragung identischer Datenströme

  • Effiziente Organisation von Nodes am Link
  • Versenden von Nachrichten an Ziele, deren Link-Layer-Adresse unbekannt ist
Multicast

Multicast Addressen können mehrere Interfaces ansprechen

Nützlich

  • wenn sich die angesprochenen Interfaces in verschiedenen Nodes befinden
  • Gruppen von Nodes ansprechen
Multicast Group

Alle Interfaces, die innerhalb eines Gültigkeitsbereiches dieselbe Multicast Addresse nutzen

Beispiel

Live-Übertragung
Datenstrom ohne Multicast

Mehrere Zuschauer möchten eine Live-Übertragung einer Sportveranstaltung als Videostream auf ihren IPv6-fähigen Endgeräten verfolgen

  • Das können Computer, Smartphones oder netzwerkfähige Fernseher sein
  • Das Videomaterial wird in Form eines Datenstroms von einem Server bereitgestellt, den wir Multicast-Quelle nennen
  • Auf dem Weg zu den Zuschauern, im Folgenden Konsumenten genannt, passiert der Datenstrom zwei Router
  • Da es sich um eine Live-Übertragung handelt, erhalten alle Konsumenten zu jedem Zeitpunkt die gleichen Daten

Jeder Konsument kontaktiert die Quelle des Datenstroms und erhält von ihr die Daten, obwohl weitgehend identisch, individuell zugestellt

  • Alle beteiligten Links und Router auf dem Pfad werden mehrfach belastet
  • Mit jedem neuen Konsumenten erhöht sich das Datenaufkommen

Multicast Datenströme

Nehmen wir an, die Sportveranstaltung aus unserem Beispiel gewinnt an Popularität

  • Plötzlich sind wir mit einer hohen Nachfrage konfrontiert
  • Das bisherige Vorgehen ist nicht in der Lage, diese Nachfrage zu befriedigen, da die Kapazitätsgrenzen der Links und Router erreicht werden würden
Lösung Multicast
Datenstrom mit Multicast

Der wesentliche Unterschied ist, dass nun nicht mehr die Quelle für die Duplizierung des Datenstroms zuständig ist, sondern diese Aufgabe den Routern zuteilwird

  • Der Datenstrom wird genau einmal von der Multicast-Quelle zu Router B übertragen, dieser wiederum sendet die Pakete genau einmal an Router A weiter
  • Von Router A schließlich wird der Datenstrom an die Konsumenten verteilt
  • Je besser die Hardware am Link (zum Beispiel ein Switch) mit Multicast umgehen kann, desto später findet die technische Duplizierung des Datenstroms statt
  • Idealerweise wird bei Nutzung von Ethernet erst am letzten Switchport eine Kopie der betroffenen Frames angefertigt

Multicast Groups

Organisation von Multicast Groups

Multicast Addresses identifizieren eine Multicast Group innerhalb ihres Scopes eindeutig

Gebräuchliche Nachrichten

Multicast Scopes

siehe IPv6/Multicast/Adresse#Multicast_Scopes

Listener Query Message

Die Listener Report Messages dienen dazu, Multicast Groups beizutreten oder sie zu verlassen

  • Jedes Interface, das Mitglied einer bestimmten Gruppe ist, nimmt für diese Gruppe die Rolle eines Multicast Listeners ein
  • Pakete die an die Gruppenadresse gesendet wurden, werden allen Mitgliedern zugestellt
  • Möchte ein Interface für eine Gruppe keine Pakete mehr erhalten, so verlässt es die Gruppe wieder

Listener Report Message

Den Beitritt zu einer Gruppe werden wir uns in Wireshark anschauen

  • Dazu fahren wir das Interface eth0 auf linux zuerst herunter
root@linux:~# ip link set down dev eth

Gruppenbeitritt

Gruppenbeitritt mitschneiden

PseudoInterface

Wireshark auf PseudoInterface lauschen lassen

  • Das Pseudo-Interface liefert die Daten von allen Interfaces, auch von denen, die erst nach dem Start des Mitschnitts hochgefahren werden
  • Wir haben also die Chance, den Start eines Interfaces zu beobachten
  • In diesem Zeitraum treten vermehrt MLDv2 Messages auf

Dazu fahren wir das Interface wieder hoch 

root@linux:~# ip link set up dev eth

Von den zahlreichen Paketen die von Wireshark mitgeschnitten wurden suchen wir uns eines vom Typ MLDv2 aus

Multicast Listener Discovery

Multicast Listener Discovery

Hop Limit

Abschließend schauen wir uns noch das Feld Hop Limit des vorangestellten IPv6-Headers an

  • Es hat den Wert 1, was bedeutet, dass MLDv2-Pakete einen Router nicht passieren können
  • Die ganze Organisation von Multicast Groups findet also auf dem lokalen Link statt

Multicast Routing

Multicast Routing
Multicast-Quelle auf einem anderen Link

Trotzdem möchte ein Interface vielleicht den Datenstrom einer Multicast-Quelle empfangen, die an einem anderen Link angeschlossen ist

  • Wenn die Pakete den Router nicht passieren können, muss der Router anderweitig tätig werden, um den angeforderten Datenstrom bereitzustellen
  • Dazu muss er Multicast-fähig sein
  • Er wird dann auch Multicast Router genannt
  • Tatsächlich, wenn wir den Header weiter analysieren, entdecken wir einen Hop-by-Hop Extension Header mit Router Alert Option
  • Der Router wird explizit darauf hingewiesen, dass dieses Paket für ihn wichtige Informationen enthalten könnte
Multicast-Router

Um den Datenstrom auf dem anfragenden Link bereitzustellen, muss der Router seinerseits den Datenstrom anfordern Entweder hat er ein Interface an einem Link an dem auch die Multicast-Quelle angeschlossen ist, dann tritt er einfach der entsprechenden Gruppe bei

  • So erhält er die zugehörigen Pakete die er dann zum anfragenden Link routen kann
  • Hat der Router kein Interface am Link der Multicast-Quelle, beauftragt er einen der ihm bekannten Multicast Router, die Daten bereitzustellen
  • Dazu tritt er wieder der Multicast Group bei und nimmt für diese Gruppe am betroffenen Interface die Rolle eines Multicast Listeners ein

Multicast auf dem Link-layer

IPv6/Host/Link Layer Multicast


Anhang

Siehe auch


Dokumentation

Links

Weblinks

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