IGMP – Internet Group Management Protocol

Abkürzung: IGMP

IGMP ist das Protokoll, mit dem ein Gerät einem Router mitteilt, welche Multicast-Gruppen es empfangen will. Ohne diese Anmeldung weiß niemand im Netz, wohin ein Multicast-Strom geschickt werden soll — IGMP ist damit die Steuerung, nicht der Transport.

Beitritt und Austritt

Der Ablauf besteht aus zwei Nachrichtenarten.

Ein Gerät, das eine Gruppe empfangen will, sendet einen Mitgliedschaftsbericht an die Gruppenadresse. Ab diesem Moment leitet der zuständige Router den Strom in das Netzsegment.

Umgekehrt meldet ein Gerät beim Austritt, dass es die Gruppe nicht mehr braucht. Der Router prüft dann, ob noch jemand anders zuhört, und stellt den Strom ein, wenn nicht.

Zusätzlich fragt ein Router regelmäßig nach, wer noch zuhört. Antwortet niemand, endet die Weiterleitung — der Zustand verfällt also von selbst, auch wenn ein Gerät sich nie abmeldet, etwa weil es abgestürzt oder abgezogen wurde.

Diese Nachfrage übernimmt genau ein Gerät im Segment, der Abfrager. Sind mehrere Router vorhanden, einigen sie sich darauf; üblicherweise setzt sich der mit der niedrigsten Adresse durch.

Die drei Fassungen

Fassung 1 kannte nur Beitritt und Nachfrage. Ein Austritt wurde nicht gemeldet, der Strom lief bis zum Ablauf der Nachfragefrist weiter.

Fassung 2 führte die Austrittsmeldung ein und verkürzte damit die Zeit, in der ungenutzter Verkehr fließt. Sie ist bis heute am weitesten verbreitet.

Fassung 3 erlaubt die Angabe der Quelle: Ein Gerät kann eine Gruppe von einem bestimmten Absender anfordern oder Absender ausschließen. Das ist die Voraussetzung dafür, dass mehrere Anbieter dieselbe Gruppenadresse nutzen können, und wird bei Fernsehübertragung im Netz des Anbieters eingesetzt.

Die Fassungen sind rückwärtsverträglich: Ein Abfrager mit Fassung 3 fällt auf die niedrigere zurück, wenn ein Gerät im Segment nur diese beherrscht — und damit entfällt die Quellenangabe für alle.

Snooping: der eigentliche Praxisteil

Hier entsteht die Wirkung im lokalen Netz, und hier liegen die Fehler.

Ein Switch arbeitet auf der Sicherungsschicht und kennt keine Multicast-Gruppen. Eine Multicast-Adresse ist für ihn eine Gruppenadresse, die er wie eine Rundsendung behandelt: an alle Ports. Ein Fernsehstrom mit 10 Mbit/s landet damit auf jedem Anschluss des Switches, auch dort, wo niemand zusieht.

Snooping behebt das: Der Switch liest die IGMP-Nachrichten mit, die eigentlich für den Router bestimmt sind, und merkt sich, an welchem Port welche Gruppe angefordert wurde. Den Strom leitet er nur noch dorthin.

Daraus folgen die typischen Störungsbilder:

Ohne Snooping bricht das Netz unter Fernsehverkehr ein. Mehrere parallele Ströme füllen jeden Port, besonders schmerzhaft im WLAN, wo Multicast mit der niedrigsten Rate gesendet wird und entsprechend lange den Funkkanal belegt.

Snooping ohne Abfrager funktioniert nicht. Der Switch braucht die Nachfragen, um seine Tabelle aktuell zu halten. Gibt es im Segment keinen Router, der nachfragt, verfallen die Einträge und der Strom reißt nach einigen Minuten ab — ein Bild, das wie ein Netzproblem aussieht und eine fehlende Einstellung ist. Für diesen Fall können Switches selbst die Rolle des Abfragers übernehmen.

Schnelles Verlassen hilft beim Umschalten. Normalerweise wartet ein Switch nach einer Austrittsmeldung, ob am Port noch jemand zuhört. Beim Programmwechsel am Fernseher erzeugt das einen kurzen Moment, in dem alter und neuer Strom gleichzeitig laufen. Die Einstellung für sofortiges Verlassen beendet den alten Strom unmittelbar — zulässig nur, wenn an jedem Port höchstens ein Empfänger hängt.

Abgrenzung

MLD ist das Gegenstück für IPv6. Es erfüllt dieselbe Aufgabe, ist aber Teil von ICMPv6 und kein eigenes Protokoll; Fassung 2 entspricht funktional IGMP in Fassung 3.

Multicast-Routing entscheidet, wie der Strom zwischen Netzen verteilt wird. IGMP wirkt nur im letzten Segment, zwischen Empfänger und erstem Router.

Eine Multicast-Adresse wird auf eine Gruppenadresse der Sicherungsschicht abgebildet. Diese Abbildung ist nicht eindeutig — mehrere Gruppen können auf derselben Adresse landen, weshalb ein Gerät trotz Snooping Verkehr fremder Gruppen sehen kann.