Was ist ein Broadcast und wie funktioniert er?
Per Broadcast lassen sich Pakete in IT-Netzwerken an alle Teilnehmerinnen und Teilnehmer verschicken, ohne dass die Empfängeradressen bekannt sind. Jedes Netzwerk verfügt zu diesem Zweck über eine reservierte Broadcast-Adresse, an die wahlweise ein Limited oder Directed Broadcast gesendet wird.
Broadcast – was ist das?
Ein Broadcast in einem Computernetzwerk ist eine Nachricht, die an alle Teilnehmerinnen und Teilnehmer eines Netzes übertragen wird und keiner Rückmeldung bedarf. Ein Computer in einem Netzwerk sendet hierbei ein Datenpaket gleichzeitig an alle anderen Teilnehmenden des Netzwerks. Dabei muss der Absender oder die Absenderin keine Empfängeradressen angeben – dies unterscheidet das Broadcast-Verfahren vom sogenannten Unicast, bei dem nur ein einzelner, bekannter Empfänger oder eine Empfängerin adressiert wird.
Der allgemeine Vorteil eines Broadcasts ist, dass Informationen breit gestreut werden können und nicht mehrfach übertragen werden müssen. Um das Verfahren zu realisieren, ist eine spezielle Adresse nötig, die die jeweiligen Empfängeradressen ersetzt. Diese Broadcast-IP wird vor allem dann verwendet, wenn die Adressen der einzelnen Netzwerkteilnehmenden unbekannt sind.
Ein Broadcast ist eine Mehrpunktverbindung in einem Computernetzwerk. Dabei wird ein Datenpaket von einem Punkt aus an alle Teilnehmenden eines Nachrichtennetzes übertragen. Dies geschieht unter Verwendung der Broadcast-Adresse.
Grundlagen der Broadcast-Technik
Um Daten zur Kommunikation in einem Netzwerk über das Internetprotokoll von einem System zu einem anderen zu übertragen, wird eine Adressierung verwendet. Die IP-Adresse ermöglicht dabei die eindeutige Weiterleitung und Zustellung der Datenpakete von der Quelle bis zum Ziel. Diese Adresse lässt sich, ähnlich wie eine Telefonnummer, in Vorwahl und Rufnummer unterteilen – nur heißt es bei IP-Adressen Netzwerk- und Host-Teil. Diese Unterteilung geschieht mithilfe der Netzmaske, die wie eine Schablone über die IP-Adresse gelegt wird. Eine Netzmaske ist genauso lang wie eine IPv4-Adresse. Sie beschreibt, welche Bit-Positionen innerhalb der IP-Adresse als Netzwerk- bzw. Host-Teil fungieren.
Neben dem Broadcast- und dem Unicast-Verfahren gibt es noch weitere Netzwerk-Kommunikationsformen, etwa das Multicast-Verfahren, bei dem nur ausgewählte Teilnehmenden(-Gruppen) adressiert werden, und das Geocast-Verfahren, bei dem diese Auswahl räumlich begrenzt wird.
IP-Adresse
Eine IP-Adresse ist eine numerische Bezeichnung. Jedem Gerät, das an ein auf der Internet-Technik basierendes Computernetzwerk angeschlossen ist, wird eine IP-Adresse zugewiesen. Diese IP-Adresse verwendet das Internetprotokoll für die Kommunikation. Eine IP-Adresse erfüllt zwei Hauptaufgaben: Host- oder Netzwerkschnittstellenidentifizierung und Standortadressierung.
Das Internet Protocol Version 4 (IPv4) definiert eine IP-Adresse als 32-Bit-Nummer. Aufgrund des wachsenden Bedarfs und der Erschöpfung verfügbarer IPv4-Adressen wurde 1995 mit IPv6 eine neue Version des Protokolls mit 128 Bit für die IP-Adresse entwickelt. Im Dezember 1998 wurde diese standardisiert. Im Juli 2017 wurde eine endgültige Definition des Protokolls veröffentlicht. Der IPv6-Einsatz läuft seit Mitte der 2000er Jahre.
Ethernet
Für kabelgebundene Datennetze werden Software und Hardware mit der Ethernet-Technik miteinander verbunden. Durch diese Technik ist ein Datenaustausch zwischen lokal angeschlossenen Teilnehmerinnen und Teilnehmern möglich. Das Ethernet-Netzwerk ist vor allem in Firmennetzen und Heimnetzen die meistverbreitete Technik des drahtgebundenen Netzes. Des Weiteren bildet das Ethernet oft die Grundlage für Intranets.
MAC-Adresse (Media Access Control)
Die MAC-Adresse ist die Adresse eines Netzwerkgeräts. Sie wird in der Regel als hexadezimale Zahl geschrieben, also etwa 08-00-20-ae-fd-7e oder 08:00:20:ae:fd:7e (oder auch: 080020aefd7e).
Broadcast-Adresse
Durch die Broadcast-Adresse werden die Daten und Informationen an alle Geräte eines Netzwerks versendet. Die Netzwerkkomponenten sind für den Empfang und die Verarbeitung der Daten verantwortlich. Die Aufgabe der Broadcast-IP-Adresse ist es, alle Geräte eines Netzwerks miteinander zu verbinden. Weitere Informationen hierzu liefern wir in unserem ausführlichen Artikel zur Broadcast-Adresse.
Wie funktioniert ein Broadcast?
Ein Verbindungsaufbau per Broadcast wird durch den Sender oder die Senderin initiiert. Dabei schickt dieser seine Adresse mit, über die die Empfängerinnen und Empfänger ihn kontaktieren können. Ein Broadcast funktioniert also ähnlich einer Mailingliste, bei der die Empfängerinnen und Empfänger nicht sichtbar sind – und auch der Sender oder Senderin die Adressen der Netzwerkteilnehmenden nicht kennen muss. Erst wenn die Teilnehmerinnen und Teilnehmer mit dem Sender oder der Senderin in Kontakt treten, geben sie ihre eigenen Adressen preis. Die Teilnehmenden eines Netzwerks können die Datenpakete öffnen und die Informationen dann interpretieren, Anweisungen ausführen oder verwerfen.
Man unterscheidet außerdem zwischen Limited und Directed Broadcasts:
Limited Broadcast
Beim Limited Broadcast wird eine IP-Adresse als Ziel angegeben. Diese IP-Adresse lautet stets 255.255.255.255. Technisch gesehen zielt dieser Broadcast auf alle existierenden IP-Adressen ab. Tatsächlich versteht man die genannte IP aber als Adresse für den Broadcast in diesem Netzwerk. Dieses Ziel liegt immer im eigenen Netzwerk und kann deshalb mithilfe eines Ethernet-Broadcasts umgesetzt werden. Ein Router leitet ein solches Paket nicht weiter.
Directed Broadcast
Beim Directed Broadcast werden immer alle Empfängerinnen und Empfänger innerhalb des Zielnetzwerks adressiert. Eine Kombination aus der Nummer des Zielnetzwerks und dem Setzen aller Host-Bits auf 1 ergibt in diesem Fall die Broadcast-Adresse. Falls sich das Ziel nicht im eigenen (Sub-)Netz befindet, leitet ein Router das Datenpaket weiter.
Host-Bits sind der Teil einer IP-Adresse, der einen bestimmten Host in einem Subnetz identifiziert. Die Subnetzmaske bestimmt, welcher Anteil der Adresse für Netzwerkbits und welcher für Host-Bits verwendet wird. Zum Beispiel hat eine IPv4-Adresse von 192.168.0.64/26 einen 6-Bit-Host-Teil, weil 26 von 32 Bits für den Netzwerkteil reserviert sind.