In Computernetzwerken besteht der meiste Netzwerkverkehr einfach aus Anfrage und Antwort. Dabei kommunizieren zwei unterschiedlich adressierte Geräte über das Netzwerk. Während einige zwischengeschaltete Geräte wie Router und Switches die Zieladressen überprüfen müssen, um den Datenverkehr korrekt weiterzuleiten, sind sie nicht daran beteiligt. Diese Art von Datenverkehr von einem Punkt zum anderen wird als Unicast bezeichnet.
Es gibt jedoch mehrere Situationen, in denen dies nicht effizient wäre. Einige Netzwerkprotokolle müssen mit jedem Gerät im Netzwerk kommunizieren – oder über Funktionen verfügen, die dies können. Während es möglich wäre, mit jedem Gerät im Netzwerk einzeln zu kommunizieren, würde dies möglicherweise viele Nachrichten in großen Netzwerken erfordern und wäre ineffizient. Stattdessen kann das sendende Gerät das Paket bewusst so konfigurieren, dass es an das Netzwerk gesendet wird.
Wie funktioniert eine Sendung?
Wenn ein Netzwerk konfiguriert wird, wird es mit einem IP-Adressbereich entworfen, der aus einer IP-Adresse und einer Subnetzmaske besteht. Die IP-Adresse definiert typischerweise den Beginn der verwendbaren Adressen. Beispielsweise kann ein LAN oder Local Area Network mit IP-Adressen wie dieser konfiguriert werden: 10.0.0.1 oder dieser: 192.168.0.1. Die Subnetzmaske ist Teil des CIDR- oder Classless Inter-Domain Routing-Systems. Es definiert die Größe des Netzwerks unter der Annahme, dass die angegebene IP innerhalb dieses Bereichs liegt. Beispielsweise stellt ein /24-CIDR-Bereich die Subnetzmaske 255.255.255.0 dar, was bedeutet, dass das letzte Oktett in der IP-Adresse verwendet werden kann, um Hosts zu definieren.
Angesichts der Tatsache, dass jedes Oktett Zahlen zwischen 0 und 255 ( einschließlich ) unterstützt, könnte man annehmen, dass dies bedeutet, dass Sie 256 eindeutige Geräte im Netzwerk haben können. Diese Nummer ist nur 254. In jedem Netzwerk sind zwei Adressen reserviert, die erste und die letzte. Die erste, in diesem Fall 0, wird als Netzwerkadresse betrachtet und kann von keinem Gerät verwendet werden. Die zweite, in diesem Fall 255, wird als Broadcast-Adresse angesehen.
Hilfreicherweise ist das Erstellen einer Broadcast-Nachricht so einfach. Sie müssen es lediglich an die Broadcast-Adresse Ihres Netzwerks adressieren. Alle Geräte mit Netzwerkfähigkeiten sind so konzipiert, dass dies bedeutet, dass jedes Gerät den Datenverkehr empfangen sollte. Für Endbenutzergeräte bedeutet dies, dass sie die Nachricht erhalten müssen, auch wenn sie nicht ihre Adresse enthält. Für Routing-Geräte bedeutet dies, dass sie die Nachricht an jedes Gerät im Netzwerk weiterleiten müssen.
Einschränkungen der Übertragung
Dabei ist unter anderem zu beachten, dass Broadcasts nur innerhalb eines Netzwerksegments möglich sind. Jedes Netzwerk bildet eine sogenannte Broadcast-Domäne. Broadcast-Verkehr wird nur innerhalb des entsprechenden Netzwerks gesendet. Innerhalb dieses Netzwerks kann der Router erkennen, dass der Broadcast für dieses Netzwerk bestimmt ist, und ihn an jedes Gerät weiterleiten, weiß aber auch, dass er ihn nicht aus dem Netzwerk senden muss.
Es ist im Allgemeinen nicht möglich, eine Nachricht an die Broadcast-Adresse eines anderen Netzwerks zu senden. In diesem Fall würde der für das Netzwerk verantwortliche Router normalerweise den Datenverkehr verwerfen und ihn als unzulässig identifizieren. Andere Netze erreichten früher, dass man davon nicht betroffen sei, da sie anhand der Ziel-IP-Adresse nicht erkennen konnten, ob die Nachricht an eine Broadcast-Adresse gerichtet war. Für das Internet im Allgemeinen gibt es keine Broadcast-Adresse.
Mögliche Probleme mit Broadcast
Wie bei so vielen Dingen in der Computertechnik kann die Fähigkeit, Broadcast-Nachrichten zu senden, absichtlich oder versehentlich missbraucht werden, was im Allgemeinen zu Denial-of-Service- oder DoS-Bedingungen führt. Ein Beispiel ist der Smurf-Angriff. Dabei wird ein Ping-Paket an die Broadcast-Adresse des Netzwerks gesendet und gleichzeitig die Quelladresse gefälscht. Geräte, die gepingt wurden, sollen mit einem Ping zurück antworten. Ein Gerät pingt also das gesamte Netzwerk an, verweist es aber auf ein anderes. Dies sollte in einem kleinen Netzwerk kein allzu großes Problem darstellen. Die meisten Geräte sollten einigen Dutzend Paketen standhalten können. In einem ausgedehnten Netzwerk mit Tausenden von Geräten kann dies zu Problemen führen, insbesondere wenn es dauerhaft ist.
Ein ähnliches Problem ist der Broadcast Storm. Ein konkretes Beispiel ist der ARP-Sturm. ARP soll Geräten im Netzwerk die MAC-Adresse anderer Geräte über Broadcasts mitteilen. Ein Netzwerk-Switch ist so konzipiert, dass er jeglichen Broadcast-Datenverkehr an alle anderen angeschlossenen Geräte weiterleitet. Wenn Sie eine Schleife haben, die zwei Schalter verbindet, bekommen Sie plötzlich ein Problem.
Das Broadcast-Paket wird endlos geloopt und jedes Mal, wenn der Switch es sieht, sendet er es erneut an alle angeschlossenen Geräte. Dies kann so viel Netzwerkverkehr erzeugen, dass kurzzeitig die gesamte Bandbreite verbraucht wird. Dies beinhaltet im Allgemeinen so viel Datenverkehr zu den angeschlossenen Computern, dass sie auch langsam laufen. Es erschwert auch die Remote-Lösung, da das für die Verbindung verwendete Netzwerk überlastet ist.
Die Lösung zur Übertragung von Stürmen besteht darin, Schleifen zu vermeiden und STP (Spanning Tree Protocol) zu verwenden, das diese Schleifen speziell deaktiviert. Sobald ein ARP-Sturm oder ein anderer Broadcast-Sturm begonnen hat, besteht die primäre Möglichkeit, ihn zu stoppen, darin, die Netzwerkkabel zu trennen, die die Schleife verursachen.
Abschluss
Ein Broadcast ist eine Eins-zu-Viele-Netzwerkkommunikation. Dazu muss die Ziel-IP-Adresse als Broadcast-Adresse des Netzwerks konfiguriert werden. Alle Geräte im Netzwerk erhalten dann den Datenverkehr. Broadcasting ermöglicht es jedem Gerät im Netzwerk, den Datenverkehr zu sehen, und sollte nicht für vertrauliche, private Informationen verwendet werden. Die Auswirkungen des Broadcast-Verkehrs sind in kleinen Netzwerken minimal. Umfangreichere Netze sind jedoch stärker betroffen.
Die größere Anzahl von Geräten erhöht die Auswirkungen auf die Leistung. Beim Broadcasting gibt es einige potenzielle Denial-of-Service-Probleme. Die meisten modernen Geräte bieten im Allgemeinen Funktionen, um diese Problemklassen zu verhindern. Diese Schutzmaßnahmen sind jedoch möglicherweise nicht standardmäßig aktiviert.
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