1.13. IP-Multicast

1.13.1. Multicast-Adressierung

Wenn irgendeine Information (z.B. ein Video-Datenstrom) an eine Vielzahl von Adressaten übertragen werden soll, ist es recht uneffektiv, die Daten für jeden Empfänger separat von der Quelle bis zum Ziel zu übertragen. Wir betrachten ein Beispiel, in dem A dieselbe Information an B, C, D und E übertragen will, zunächst noch ohne Multicast:

Wenn R1 und R2 "multicast-fähig" sind, brauchen sie den Paket-Datenstrom von der Quelle nur einmal zu bekommen und verteilen ihn dann in mehrere Richtungen weiter:

Um diese Funktion zu erreichen, müssen R1 und R2 natürlich "wissen", an welche Ziele sie den betreffenen Paket-Datenstrom weiterleiten müssen (und an welche nicht). Die Pakete dieses Datenstroms haben daher statt der "normalen" IP-Zieladresse (die nur genau einen Rechner adressiert) eine Multicast-Adresse als Ziel. Unterschiedliche Multicast-Adressen können nun auch unterschiedliche Gruppen von Rechnern adressieren:

Im Abschnitt 1.3.1. (IP-Adressen) haben Sie gesehen, daß es neben Unicast-Adressen auch Broadcast- und Multicast-Adressen gibt. Eine Verschickung "an alle" (Broadcast) ist zumindest im LAN-Bereich meist sehr einfach zu realisieren. Dabei werden aber wahrscheinlich viele Endsysteme "belästigt", die eigentlich gar keine Verwendung für das betreffende IP-Paket haben. Multicast mildert diesen Nachteil, indem man Gruppen von Systemen bildet, die dann unter einer Multicast-Adresse erreichbar sind.

Als Multicast-Adressen sind die IP-Adressen der Klasse D, d.h. 224.0.0.0 bis 239.255.255.255 vorgesehen. Einige Adressen aus diesem Bereich sind schon fest vergeben (RFC 1700). Die ersten reservierten Adressen werden von verschiedenen Protokollen (DVMRP, OSPF, ST, RIP2, IGRP) verwendet:

  224.0.0.0  Base Address (Reserved)
  224.0.0.1  All Systems on this Subnet
  224.0.0.2  All Routers on this Subnet
  224.0.0.3  Unassigned               
  224.0.0.4  DVMRP    Routers        
  224.0.0.5  OSPFIGP  OSPFIGP All Routers 
  224.0.0.6  OSPFIGP  OSPFIGP Designated Routers 
  224.0.0.7  ST Routers                         
  224.0.0.8  ST Hosts                          
  224.0.0.9  RIP2 Routers                     
  224.0.0.10 IGRP Routers                    
  224.0.0.11 Mobile-Agents                  
Eine zweite Gruppe reservierter Adressen ist für spezielle Anwendungen vorgesehen (z.B. Audio- und Videokonferenzen):
  224.0.1.0  VMTP Managers Group                     
  224.0.1.1  NTP      Network Time Protocol 
  224.0.1.2  SGI-Dogfight                  
  224.0.1.3  Rwhod                        
  224.0.1.4  VNP                         
  224.0.1.5  Artificial Horizons - Aviator    
  224.0.1.6  NSS - Name Service Server       
  224.0.1.7  AUDIONEWS - Audio News Multicast 
  224.0.1.8  SUN NIS+ Information Service    
  224.0.1.9  MTP Multicast Transport Protocol
  224.0.1.10 IETF-1-LOW-AUDIO               
  224.0.1.11 IETF-1-AUDIO                  
  224.0.1.12 IETF-1-VIDEO                 
  224.0.1.13 IETF-2-LOW-AUDIO            
  224.0.1.14 IETF-2-AUDIO               
  224.0.1.15 IETF-2-VIDEO              
  224.0.1.16 MUSIC-SERVICE            
  224.0.1.17 SEANET-TELEMETRY        
  224.0.1.18 SEANET-IMAGE           
  224.0.1.19 MLOADD                
  224.0.1.20 any private experiment
  224.0.1.21 DVMRP on MOSPF       
  224.0.1.22 SVRLOC              
  224.0.1.23 XINGTV             
  224.0.1.24 microsoft-ds      
  224.0.1.25 nbc-pro          
  224.0.1.26 nbc-pfn         
  224.2.127.254 sdr (session directory)
  224.2.127.255 sd (session directory)
Im Domain Name System finden sich die Multicast-Adressen unter MCAST.NET und 224.IN-ADDR.ARPA.

Mit einigen Subnetz-Technologien sind Broadcast und Multicast recht einfach realisierbar, beispielsweise beim Ethernet. Im Abschnitt 1.3.5. (ARP - Address Resolution Protocol) haben Sie eine wichtige Anwendung für den Ethernet-Broadcast kennengelernt. Bei Ethernet werden die 23 niederwertigsten Bits der IP-Multicast-Adresse in die 23 niederwertigsten Bits der reservierten Ethernet-Adresse 01:00:5e:00:00:00 (bzw. 1.0.94.0.0.0) eingetragen, d.h., der Ethernet-Adreßbereich von 01:00:5e:00:00:00 bis 01:00:5e:7f:ff:ff ist für Multicast reserviert.


Frage 1.13.1.1.:
Es ist für die Ethernet-Hardware gar nicht so einfach, potentiell 223 Ethernet-Multicast-Adressen zu gestatten (d.h. hindurchzulassen). Allein zum Registrieren der Entscheidung, ob eine Multicast-Adresse ausgewertet werden soll oder nicht, wäre ein Speicherumfang von 223 Bit (1 MByte) notwendig. Überlegen Sie sich eine praktikable Lösung, die mit weit weniger Speicher auskommt!
© Uwe Hübner 17.3.1998