IPv6-Multicast

IPv6-Multicast basiert auf der Frage, wie verschicken wir Pakete an Ziele, deren link-lokale Adresse uns noch nicht bekannt ist?

Mit IPv4 hat man das mit einem Broadcast mit der Adresse 255.255.255.255 gelöst. Das hat aber den Nachteil, dass damit ein Broadcast im ganzen lokalen Netzwerk ausgelöst wird, was man nicht unbedingt will. Diese exklusive Broadcast-Adresse gibt es bei IPv6 nicht. Dafür gibt es die Multicast-Adresse "ff02::1", die für alle IPv6-Hosts steht.

Die Lösung für das eigentliche Problem heißt Multicast mit speziellen Multicast-Adressen. Die Multicast-Adressen von IPv6 umfassen Netzwerk-Knoten und Netzwerk-Dienste in Multicast-Gruppen zusammen. Jede Gruppe ist über eine eigene Adresse erreichbar. Diesen Gruppen kann sich ein Host selber zuweisen und er kann auf Pakete antworten, die mit der entsprechenden Multicast-Adresse adressiert sind.
Zusätzlich haben Multicast-Adressen eigene Gültigkeitsbereiche (Multicast Scopes), die nicht mit den Address Scopes verwechselt werden dürfen.

Multicast-Adressen und ihre Gültigkeitsbereiche

Multicast-Adressen sind durch das Präfix "ff::/8" gekennzeichnet. Multicast-Adressen beginnen also immer mit "ff". Danach folgen 4 Bit für Flags (in der Regel 0 = 0000) und weitere 4 Bit für die Angabe des Multicast Scope (Gültigkeitsbereich).

• ff00 = reserved
• ff01 = Interface-Local Scope
• ff02 = Link-Local Scope
• ff03 = reserved
• ff04 = Admin-Local Scope
• ff05 = Site-Local Scope
• ff06 = (unassigned)
• ff07 = (unassigned)
• ff08 = Organization-Local Scope
• ff09 = (unassigned)
• ff0a = (unassigned)
• ff0b = (unassigned)
• ff0c = (unassigned)
• ff0d = (unassigned)
• ff0e = Global scope
• ff0f = reserved

• „unassigned“ Scopes können Netzwerkadministratoren für eigene Multicast Scopes verwenden.
• Der Interface-Local Scope (ff01) umfasst nur eine einzelne Schnittstelle auf einem Knoten und ist deshalb nur für die Loopback-Übertragung von Multicast nützlich.
• Der Link-Local-Multicast-Bereich erstreckt sich über denselben topologischen Bereich wie der Link-Local-Unicast-Bereich.
• Es gibt noch weitere Gültigkeitsbereiche, die allerdings in der Praxis keine Rolle spielen.

Beispiele für den Gültigkeitsbereich von Multicast-Gruppen

• ff01: begrenzt den Multicast auf das Interfaces bzw. die Schnittstelle des Hosts.
• ff02: begrenzt den Multicast auf alle betreffenden Hosts, die eine direkte Verbindung zum sendenden Host haben.
• ff05: begrenzt den Multicast auf alle betreffenden Hosts, die sich im Gültigkeitsbereich der selben Organisation (Site) befinden.
• ff0e: erreicht alle betreffenden Hosts im Internet.

Beispiele für Multicast-Gruppen

Nach dem Gültigkeitsbereich folgt eine Reihe von Gruppen von Nullen, die mit "::" abgekürzt werden. Die Multicast-Adresse endet mit einer Nummer, die für eine Multicast-Gruppe steht.

Ein Auszug der Multicast-Gruppen:

• ff0X::1 : alle IPv6-Hosts
• ff0X::2 : alle Router
• ff0X::f : UPnP
• ff0X::101 : alle Zeitserver (NTP)
• ff0X::1:2 : DHCPv6-Server

Hinweis: Nicht alle Multicast-Gruppen machen in jedem Gültigkeitsbereich Sinn.

• Vollständige Liste der Multicast Scopes und Spaces (IANA)

Multicast mit Ping

Jede Multicast-Gruppe kann man auf der Kommandozeile mit Ping ansprechen. Beispielsweise alle link-lokale IPv6-Stationen.

Windows

ping -6 ff02::1

Linux

ping6 -c 5 ff02::1

Sofern die Geräte mit dem LAN verbunden sind und keine Firewall oder eine andere Sicherheitsmaßnahme es verhindert, antworten alle IPv6-Hosts.

Problem: Multicast im geswitchten Netzwerk?

Grundlegende Mechanismen von IPv6 beruhen auf dem Neighbor Discovery Protocol (NDP) und Multicast. Das heißt, dass in einem Netzwerk eine Gruppe von Empfängern adressiert werden kann. In einem Ethernet-Netzwerk mit Switches ist das ein Problem, weil ein Switch versucht, eine Zuordnung zwischen Switch-Port und Hardware-Adresse herzustellen. Das heißt, ein Switch merkt sich, welcher Host an welchem Port hängt und schickt die Datenpakete nur an die entsprechenden Ports. Was aber, wenn der Switch ein Multicast-Paket und die Antwort-Pakete bekommt? Welche Adressen speichert er in seiner MAC-Table?
Moderne Switche merken sich, wer zu welcher Multicast-Gruppe gehört. Das bedeutet, ein IPv6-Host muss mitteilen, an welchen Multicasts er teilnehmen will.

Weitere verwandte Themen:

• IPv6 - Internet Protocol Version 6
• IPv6-Adressen
• IPv6-Address-Scopes (Gültigkeitsbereiche)
• NDP - Neighbour Discovery Protocol
• ICMPv6 - Internet Control Message Protocol Version 6
• IPv4-Multicasting

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