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'''Multicast''' ({{enS}}) bezeichnet in der [[Telekommunikation]] eine [[Nachrichtenübertragung]] von einem Punkt zu einer [[Benutzergruppe|Gruppe]] und ist daher eine Form der [[Mehrpunktverbindung]] (''siehe auch: [[Gruppenruf]]''). Die Technik wird gemäß [[OSI-Modell]] in der [[Vermittlungsschicht]] (Layer&nbsp;3) eingesetzt. Ihr Vorteil besteht darin, dass zeitgleich [[Nachricht]]en an mehrere [[Teilnehmer (Kommunikationssystem)|Teilnehmer]] oder an eine geschlossene Teilnehmergruppe übertragen werden können, ohne dass sich die hierfür verwendete [[Datenübertragungsrate]] beim [[Absender#Kommunikationstechnik|Sender]] mit der Zahl der [[Empfänger (Information)|Empfänger]] multipliziert. Der Sender benötigt beim Multicasting nur dieselbe Datenübertragungsrate wie für einen einzelnen Empfänger. Handelt es sich um [[Datenpaket|paket]]<nowiki />orientierte [[Datenübertragung]], findet die [[Kopie (digitale Daten)|Vervielfältigung]] der Datenpakete an jedem einzelnen Verteiler ([[Router]], [[Switch (Netzwerktechnik)|Switch]] oder [[Hub (Netzwerktechnik)|Hub]]) auf der [[Route]] statt.<br />
<br />
Der Unterschied zu [[Broadcast]] besteht darin, dass beim Broadcast [[Inhalt]]e verbreitet werden (hier: ganz überwiegend sog. [[Medieninhalt|Content]]), die –&nbsp;mit geeigneter [[Empfangsgerät|Empfangsausrüstung]]&nbsp;– ''jeder'' ansehen kann, wohingegen beim Multicast vorher eine [[Login (Informationstechnik)|Anmeldung]] beim Sender erforderlich ist.<br />
<br />
Eine spezielle Ausprägung von Multicast ist ''[[Geocast]]'', bei der nur in einen räumlich abgegrenzten Bereich gesendet wird.<br />
<br />
== IP-Multicast ==<br />
Multicast ist die übliche Bezeichnung für IP-Multicast, welches es ermöglicht, in [[Internet Protocol|IP]]-Netzen effizient Pakete an viele Empfänger zur gleichen Zeit zu senden. Das passiert mit einer speziellen Multicast-Adresse. In [[IPv4]] ist hierfür der Adressbereich 224.0.0.0/4 (224.0.0.0 bis 239.255.255.255) und in [[IPv6]] der Adressbereich FF00::/8 reserviert. Zusätzlich wird zur Koordination bei IPv4 das Protokoll [[Internet Group Management Protocol|IGMP]] oder [[Cisco Group Management Protocol|CGMP]] (nur Cisco-Komponenten) benutzt. In IPv6 übernimmt [[ICMPv6]] die Steuerungsfunktion.<br />
<br />
Bei der Übertragung über [[Ethernet]] werden die IPv4- oder IPv6-Multicast-Adressen auf bestimmte Pseudo-[[MAC-Adresse]]n abgebildet, um bereits durch die Netzwerkkarte eine Filterung nach relevantem Datenverkehr zu ermöglichen. Die Abbildung erfolgt dabei nach folgenden Regeln:<br />
<br />
[[Datei:IPv4 Multicast to Mac Address German.svg|600px|zentriert]]<br />
<br />
* Bei IPv4 werden die untersten 23 Bit der [[IP-Adresse]] in die MAC-Adresse 01-00-5e-00-00-00 eingesetzt, wodurch sich Adressen aus dem Bereich von 01-00-5e-00-00-00 bis 01-00-5e-7f-ff-ff ergeben können. Hierbei wird bewusst in Kauf genommen, dass mehrere IPv4-Adressen auf dieselbe MAC-Adresse abgebildet werden (zum Beispiel 224.0.0.1 und 233.128.0.1).<br />
* IPv6-Multicast-Adressen werden auf MAC-Adressen abgebildet, indem die letzten vier Bytes der Adresse in die MAC 33-33-XX-XX-XX-XX eingesetzt werden. Auch hierbei werden verschiedene Multicast-Adressen auf identische MAC-Adressen abgebildet.<br />
<br />
Eine gesteigerte Bedeutung erfahren die Multicast-Adressen in IPv6. Eine IPv6-Multicast-Adresse hat ein Präfix von FF00::/8 (1111 1111). Das zweite Byte der Adresse FF00::/16 definiert die Lebenszeit und den Geltungsbereich (scope). Dabei besitzt eine permanente Adresse einen Wert von "0", eine temporäre Adresse einen von "1" (flag). Der Gültigkeitsbereich einer Multicast-Adresse variiert von ''node'', ''link'', ''site'', ''organization'' bis zu ''global'' und wird mit dem Parametern 1, 2, 5, 8 bzw. E angezeigt.<br />
<br />
Beispiel: Präfix FF02::/16 ist eine permanente Multicast-Adresse für einen link<br />
<br />
Multicasting macht die Broadcast-Adressen überflüssig. Soll z.&nbsp;B. ein Paket an alle Netzwerkgeräte eines Segmentes gesendet werden, wird eine spezielle Multicast-Adresse mit der Bedeutung „ALL Nodes“ verwendet.<br />
<br />
Multicast wird auch im Zusammenhang mit Audio- und Videoübertragungen verwendet. Protokolle wie das [[Real-Time Transport Protocol|RTP]] nutzen diesen Mechanismus. Weiterhin unterstützen auch Routing-Protokolle wie das Routing Information Protocol ([[Routing Information Protocol|RIP]]) in der Version&nbsp;2 oder Open Shortest Path First ([[Open Shortest Path First|OSPF]]) Multicasting. OSPF nutzt die Adressen 224.0.0.5 oder 224.0.0.6, um Informationen zu verteilen.<br />
<br />
Daneben ist Multicast für ein funktionierendes [[AppleTalk]]-Netzwerk notwendig. Auch wird es eingesetzt bei [[Service Location Protocol]] und [[Multicast DNS]] als Teilimplementierung von [[Zeroconf|Zeroconf Multicast]]. Neben diesen zurzeit in der [[Apple]]-Welt bevorzugt eingesetzten Protokollen wird Multicast in [[Microsoft Windows|Windows]]-Systemen für [[Simple Service Discovery Protocol|SSDP]] benutzt.<br />
<br />
Da Multicast-Pakete von den meisten Routern im Internet nicht verarbeitet werden, werden multicastfähige Teilnetze über Tunnel zum [[Multicast Backbone]] (MBone) verbunden.<br />
<br />
Im Kontext von [[Mobile IP]] benötigt Multicast spezifische Unterstützung, siehe <nowiki>RFC&nbsp;5757</nowiki>.<ref>{{RFC-Internet |RFC=5757 |Titel=Multicast Mobility in Mobile IP Version 6 (MIPv6): Problem Statement and Brief Survey |Datum=}}</ref> Insbesondere im Kontext von [[Proxy-Mobile-IP]] hat die IETF einfach einsetzbare und zuverlässige Lösungen für mobilen Multicast entwickelt, siehe <nowiki>RFC&nbsp;6224</nowiki>.<ref>{{RFC-Internet |RFC=6224 |Titel=Base Deployment for Multicast Listener Support in Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) Domains |Datum=}}</ref><br />
<br />
== Sicherheit ==<br />
[[IPsec]] realisiert sichere Kommunikation für Punkt-zu-Punkt-Kommunikation über das [[Internet Protocol]]. Für verschlüsseltes Multicast gibt es jedoch ein Problem mit dem [[IPsec|Schlüsseltausch]], da hier der Empfänger den Authentisierungs- und Verschlüsselungsalgorithmus festlegt. Bei Multicast muss das vom Sender erledigt werden, da er IP-Pakete mit demselben Algorithmus an mehrere Empfänger verschickt. Für die Lösung dieses Problems gibt es mehrere Verfahren.<br />
<br />
=== Zentralisierte Verfahren ===<br />
* [[Logical Key Hierarchy]]<br />
* [[Oneway-Function Tree]]<br />
<br />
=== Verteilte Verfahren ===<br />
* [[Ingemarsson-Tang-Wong]]<br />
* [[Burmester-Desmedt]]<br />
* [[Tree-Based Group Diffie-Hellman]]<br />
<br />
== Weitere Multicast-Protokolle ==<br />
Ein kritischer Gesichtspunkt bei der Abwicklung von Multicast-Datenverkehr ist die effiziente Zustellung der Pakete an die einzelnen Stationen auf der Grundlage von Routing-Protokollen. IP Multicast überträgt Daten von der Quelle zu einer Empfängergruppe über eine Baumstruktur. Unterschiedliche IP-Multicast-Routing-Protokolle nutzen dabei verschiedene Verfahren, um diesen Baum zu konstruieren. Ist dieser Verteilungsbaum einmal aufgebaut, fließt der gesamte Datenverkehr über ihn. Vier Multicast-Routing-Protokolle haben sich etabliert:<br />
* [[Distance Vector Multicast Routing Protocol]] (DVMRP) gemäß <nowiki>RFC&nbsp;1075</nowiki><ref>{{RFC-Internet |RFC=1075 |Titel=Distance Vector Multicast Routing Protocol |Datum=1988-11}}</ref><br />
* [[Multicast Open Shortest Path First]] Multicast OSPF (MOSPF) als Erweiterung des Routing-Protokolls nach <nowiki>RFC&nbsp;1584</nowiki><ref>{{RFC-Internet |RFC=1584 |Titel=Multicast Extensions to OSPF |Datum=1994-03}}</ref><br />
* [[Protocol Independent Multicast]] (PIM)<br />
* [[Shortest Path Bridging]] (SPB)<br />
<br />
IP-Multicast-Routing-Protokolle lassen sich in zwei generelle Ansätze teilen:<br />
* den ''Dense Mode'' („dicht“), der unterstellt, dass die Empfängerstationen im Netz sehr dicht beieinander liegen und ausreichend Durchsatz ermöglichen, und<br />
* den ''Sparse Mode'' („spärlich“), der davon ausgeht, dass die Empfänger sehr weiträumig über das Netzwerk verteilt sind und wie in einer WAN-Umgebung nur über geringe Bandbreite verfügen.<br />
<br />
Während DVMRP und MOSPF der ersten Klasse zuzurechnen sind, existieren für PIM Ausprägungen für beide Arten.<br />
<br />
[[Internet Relay Chat]] bildet Netze, welche einen einfachen [[Transmission Control Protocol|TCP]]-basierten Multicast-Baum realisieren. Das [[Instant Messaging|Messaging-]]Protokoll [[Protocol for SYnchronous Conferencing|PSYC]] verwendet ein ähnliches Prinzip, wobei für jeden [[Chat]]raum oder Kommunikationskanal ein eigener optimierter Multicast-Baum erzeugt wird. Für [[Extensible Messaging and Presence Protocol|XMPP]] wird überlegt, wie Multicast nachgerüstet werden kann, was aber durch die bisherige Struktur sehr schwierig ist. Für verteilte Chat-Netze wurde mittlerweile allgemein eingesehen, dass sie nicht mittels ''IP-Multicast'' realisiert werden können. Der Einsatz weiterer Multicast-Protokolle ist daher unumgänglich.<br />
<br />
Mit [[Multimedia Broadcast Multicast Service]] steht seit 2005 für das Mobilfunksystem [[Universal Mobile Telecommunications System|UMTS]] ein Verfahren zur Verfügung, das zur Ausstrahlung von Multimediainhalten über Multicast-Kanäle dient.<br />
<br />
== Weblinks ==<br />
* Felix von Leitner: [https://www.fefe.de/ct/multicast.txt Konzeptpapier zum Thema Multicast.] fefe.de (sehr ausführlich, für Einsteiger mit Netzwerkgrundwissen geeignet, deutsch).<br />
* [http://www.firewall.cx/multicast-intro.php Einführung in IPv4-Multicast.] Firewall.cx (sehr ausführlich, englisch).<br />
* [https://www.iana.org/assignments/multicast-addresses IPv4-Multicast-Adressen.] [[Internet Assigned Numbers Authority|IANA]] (englisch).<br />
* [https://www.iana.org/assignments/ipv6-multicast-addresses IPv6-Multicast-Adressen.] [[Internet Assigned Numbers Authority|IANA]] (englisch).<br />
<br />
== Spezifikationen ==<br />
* {{RFC-Internet |RFC=1112 |Titel=Host Extensions for IP Multicasting, incl. Mapping von IPv4-Multicast-Adressen auf MAC-Adressen |Datum=}}<br />
* {{RFC-Internet |RFC=2464 |Titel=Transmission of IPv6 Packets over Ethernet Networks |Datum=}}<br />
* {{RFC-Internet |RFC=3180 |Titel=GLOP Addressing in 233/8 |Datum=}}<br />
* {{RFC-Internet |RFC=4291 |Titel=IP Version 6 Addressing Architecture |Datum=}}<br />
* {{RFC-Internet |RFC=4608 |Titel=Source-Specific Protocol Independent Multicast in 232/8 |Datum=}}<br />
* {{RFC-Internet |RFC=5757 |Titel=Multicast Mobility in Mobile IP Version 6 (MIPv6): Problem Statement and Brief Survey |Datum=}}<br />
* {{RFC-Internet |RFC=6224 |Titel=Base Deployment for Multicast Listener Support in Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) Domains |Datum=}}<br />
* {{RFC-Internet |RFC=7046 |Titel=A Common API for Transparent Hybrid Multicast |Datum=}}<br />
* {{RFC-Internet |RFC=7287 |Titel=Mobile Multicast Sender Support in Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) Domains |Datum=}}<br />
* {{RFC-Internet |RFC=7411 |Titel=Multicast Listener Extensions for Mobile IPv6 (MIPv6) and Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) Fast Handovers |Datum=}}<br />
<br />
== Einzelnachweise ==<br />
<references /><br />
<br />
[[Kategorie:Routing]]</div>imported>Invisigoth67