Was ist IGMP? | Internet Group Management Protocol

Was ist das Internet Group Management Protocol (IGMP)?

Das Internet Group Management Protocol (IGMP) ist ein Protokoll, das es mehreren Geräten ermöglicht, sich eine IP-Adresse zu teilen, sodass sie alle die gleichen Daten empfangen können. IGMP ist ein Protokoll auf Netzwerkebene. Es wird zur Einrichtung von Multicasting in Netzwerken verwendet, die das Internet Protocol Version 4 (IPv4) nutzen. IGMP ermöglicht es Geräten, einer Multicasting-Gruppe beizutreten.

Was ist Multicasting?

Multicasting bedeutet, dass eine Gruppe von Geräten alle dieselben Nachrichten oder Pakete empfängt. Multicasting funktioniert über die gemeinsame Nutzung einer IP-Adresse durch mehrere Geräte. Jeglicher Netzwerk-Traffic, der an diese IP-Adresse gerichtet ist, erreicht alle Geräte, die diese IP-Adresse gemeinsam nutzen, und nicht nur ein Gerät. Dies ist vergleichbar mit einer Gruppe von Mitarbeitern, die alle Firmen-E-Mails über einen bestimmten E-Mail-Alias erhalten.

Wie funktioniert IGMP?

Computer und andere an ein Netzwerk angeschlossene Geräte verwenden IGMP, wenn sie einer Multicast-Gruppe beitreten möchten. Ein Router, der IGMP unterstützt, hört die IGMP-Übertragungen von Geräten ab, um herauszufinden, welche Geräte zu welchen Multicast-Gruppen gehören.

IGMP verwendet IP-Adressen, die für Multicasting reserviert sind. Multicast-IP-Adressen liegen in einem Bereich zwischen 224.0.0.0 und 239.255.255.255. (Im Gegensatz dazu können Anycast-Netzwerke jede normale IP-Adresse verwenden.) Jede Multicast-Gruppe teilt sich eine dieser IP-Adressen. Wenn ein Router eine Reihe von Paketen empfängt, die an die gemeinsame IP-Adresse gerichtet sind, dupliziert er diese Pakete und sendet Kopien an alle Mitglieder der Multicast-Gruppe.

IGMP-Multicast-Gruppen können sich jederzeit ändern. Ein Gerät kann jederzeit eine IGMP-Nachricht „Gruppe beitreten“ oder „Gruppe verlassen“ senden.

IGMP arbeitet direkt auf dem Internet-Protokoll (IP). Jedes IGMP-Paket hat sowohl einen IGMP-Header als auch einen IP-Header. Genau wie ICMP verwendet IGMP kein Protokoll auf Transportebene wie TCP oder UDP.

Welche Arten von IGMP-Nachrichten gibt es?

Das IGMP-Protokoll lässt mehrere Arten von IGMP-Nachrichten zu:

• Mitgliedschaftsberichte: Geräte senden diese an einen Multicast-Router, um Mitglied einer Multicast-Gruppe zu werden.
• Nachrichten „Gruppe verlassen“: Diese Nachrichten gehen von einem Gerät an einen Router und erlauben es den Geräten, eine Multicast-Gruppe zu verlassen.
• Allgemeine Abfragen zur Mitgliedschaft: Ein multicastfähiger Router sendet diese Nachrichten an das gesamte angeschlossene Netzwerk von Geräten, um die Multicast-Gruppenmitgliedschaft für alle Gruppen im Netzwerk zu aktualisieren.
• Gruppenspezifische Abfragen zur Mitgliedschaft: Router senden diese Nachrichten an eine bestimmte Multicast-Gruppe, anstatt an das gesamte Netzwerk.

Was ist IGMP-Snooping?

IGMP ist ein Protokoll der Netzwerkebene, und nur Netzwerkgeräte, die die Netzwerkebene kennen, können Nachrichten senden und empfangen. Ein Router arbeitet auf der Netzwerkebene, während ein Netzwerk-Switch vielleicht nur die Ebene 2, auch bekannt als Data Link Layer, kennt. Daher weiß ein Switch möglicherweise nicht, welche Netzwerkgeräte Teil von Multicast-Gruppen sind und welche nicht. Dies kann dazu führen, dass Multicast-Traffic an Geräte weitergeleitet wird, die ihn nicht benötigen, was die Netzwerkbandbreite und die Verarbeitungsleistung der Geräte beansprucht und das gesamte Netzwerk verlangsamt.

IGMP Snooping löst dieses Problem, indem es Switches in die Lage versetzt, IGMP-Meldungen „abzuhören“. Normalerweise kennt ein Switch der Ebene 2 keine IGMP-Nachrichten, aber er kann diese über IGMP Snooping abhören. Auf diese Weise können sie feststellen, wohin Multicast-Nachrichten weitergeleitet werden sollen, sodass nur die richtigen Geräte den Multicast-Traffic erhalten.

Wie unterscheidet sich das Multicasting in IPv4 und IPv6?

IPv4 und IPv6 sind zwei verschiedene Versionen des Internetprotokolls (IP). IPv6 ist moderner, aber IPv4 ist immer noch weit verbreitet. In IPv6 ist Multicast Listener Discovery (MLD) das Protokoll für Multicasting, nicht IGMP.

Wie unterscheidet sich das Multicasting von Anycast und Unicast?

Multicast vs. Anycast

Anycast ist eine weitere Technologie, die es ermöglicht, die Netzwerkkommunikation an mehrere Orte zu leiten. Ähnlich wie beim Multicast ermöglicht ein Anycast-Netzwerk, dass dieselbe Servergruppe eine oder mehrere IP-Adressen gemeinsam nutzt. Anstatt dass jedoch alle Server den gesamten Traffic zu diesen IP-Adressen erhalten, routet das Netzwerk den Traffic auf der Grundlage einer vorgegebenen Reihe von Kriterien zu einem dieser Server. Anycast-Netzwerke können auch einen größeren Bereich von IP-Adressen unterstützen als Multicast-Gruppen. Das Cloudflare-Netzwerk verwendet beispielsweise Anycast, um den gesamten Traffic der Nutzer an das nächstgelegene Rechenzentrum zu routen.

Multicast vs. Unicast

„Unicast“ beschreibt, wie der größte Teil des Internets funktioniert. In Unicast-Netzwerken hat jedes angeschlossene Gerät im Netzwerk eine eindeutige Adresse. Nachrichten, die an diese Adresse (im Internet eine IP-Adresse) gerichtet sind, gehen nur an dieses Gerät – und nicht an mehrere Geräte, wie beim Multicasting.