Kommunikationsarten

Einführung

Wir haben bereits gelernt, dass es zielgerichtete und ungerichtete Kommunikation gibt. Jetzt schauen wir uns die drei wichtigsten Kommunikationsarten im Netzwerk genauer an.

Unicast - Eins zu Eins

Was ist Unicast?

Unicast = Ein Sender kommuniziert mit genau einem Empfänger

• Häufigste Form der Netzwerkkommunikation
• Daten gehen nur an ein bestimmtes Ziel
• Wie ein persönlicher Brief mit einer Adresse

Beispiele

• Computer A lädt eine Webseite von Server B
• Smartphone sendet E-Mail an E-Mail-Server
• Videokonferenz zwischen zwei Personen
• Dateiübertragung von einem PC zum anderen

Wie funktioniert Unicast?

Sender: Computer A (192.168.1.10)
Ziel:   Server B (192.168.1.50)

Computer A → [Paket mit Ziel-IP 192.168.1.50] → Server B

Switch/Router: "Paket ist für 192.168.1.50"
               → leitet nur zu diesem Gerät weiter

Eigenschaften

Vorteile:

• Effizient: Daten gehen nur ans Ziel
• Privat: Nur Sender und Empfänger beteiligt
• Zuverlässig: Bestätigungen möglich

Nachteil:

• Jeder Empfänger braucht eigene Kopie
• Bei vielen Empfängern: Viel Bandbreite nötig

Praxisbeispiel

Ein Server stellt ein Video bereit. 100 Nutzer schauen es:

• Server muss 100 individuelle Streams senden
• Hohe Bandbreiten-Anforderung
• Skaliert schlecht

Broadcast - Eins zu Allen

Was ist Broadcast?

Broadcast = Ein Sender kommuniziert mit allen Geräten im Netzwerk

• Nachricht geht an alle, auch wenn nicht alle interessiert sind
• Wie eine Durchsage in einem Gebäude
• Funktioniert nur im lokalen Netzwerk (nicht über Router)

Beispiele

• DHCP-Anfrage: "Wer kann mir eine IP-Adresse geben?"
• ARP-Anfrage: "Wer hat IP 192.168.1.50?"
• Wake-on-LAN: "Computer mit MAC XX:XX:XX, wach auf!"

Wie funktioniert Broadcast?

Sender: Computer A (192.168.1.10)
Ziel:   Broadcast-Adresse (z.B. 192.168.1.255)

Computer A → [Paket mit Ziel-IP 192.168.1.255] → ALLE Geräte

Switch: "Broadcast-Adresse erkannt"
        → sendet an ALLE Ports

Broadcast-Adressen

MAC-Broadcast:

• Adresse: FF:FF:FF:FF:FF:FF
• Geht an alle Geräte im lokalen Netzwerk

IP-Broadcast (IPv4):

• Netzwerk: 192.168.1.0/24
• Broadcast: 192.168.1.255 (letzte Adresse)
• Geht an alle Hosts im Netzwerk

IPv6:

• Hat KEIN Broadcast mehr
• Stattdessen: Multicast

Eigenschaften

Vorteile:

• Alle erreichbar mit einer Nachricht
• Gut für Entdeckung (z.B. "Wer ist da?")
• Keine Kenntnis der Empfänger nötig

Nachteile:

• Ineffizient: Alle müssen Paket verarbeiten
• Belastet Netzwerk
• Funktioniert nicht über Router (nur lokal)
• Sicherheitsrisiko (alle sehen alles)

Praxisbeispiel: DHCP

1. Neues Gerät im Netzwerk: "Ich brauche eine IP!"
   → Sendet Broadcast (weiß ja keine Server-Adresse)

2. DHCP-Server antwortet: "Hier ist 192.168.1.100 für dich"
   → Unicast-Antwort

3. Gerät bestätigt: "Okay, ich nehme 192.168.1.100"
   → Broadcast (noch keine IP konfiguriert)

4. Server: "Bestätigt, 192.168.1.100 ist vergeben"

Broadcast-Domäne

Wichtiger Begriff: Broadcast-Domäne

• Alle Geräte, die einen Broadcast empfangen
• Begrenzt durch Router oder VLANs
• Je größer die Domäne, desto mehr Broadcast-Traffic

Switch verbindet Geräte → eine Broadcast-Domäne
Router trennt Netzwerke → verschiedene Broadcast-Domänen

Multicast - Eins zu Vielen

Was ist Multicast?

Multicast = Ein Sender kommuniziert mit einer Gruppe interessierter Empfänger

• Zwischen Unicast und Broadcast
• Nur Geräte, die der Gruppe beitreten, empfangen
• Wie ein Radiosender (nur wer einschaltet, hört zu)

Beispiele

• IPTV / Streaming: Ein Stream für viele Zuschauer
• Video-Konferenzen mit mehreren Teilnehmern
• Software-Updates im Unternehmen
• Routing-Protokolle (Router sprechen miteinander)

Wie funktioniert Multicast?

Sender: Server (sendet Video-Stream)
Gruppe: 239.1.1.1 (Multicast-Adresse)

Interessierte Geräte:
- Computer A: "Ich will 239.1.1.1 empfangen" (IGMP Join)
- Computer C: "Ich will 239.1.1.1 empfangen" (IGMP Join)
- Computer B: (nicht interessiert)

Server → [Paket an 239.1.1.1] → nur Computer A und C

Multicast-Adressen

IPv4 Multicast:

• Bereich: 224.0.0.0 bis 239.255.255.255
• Beispiel: 239.1.1.1 (für Gruppe 1)

IPv6 Multicast:

• Beginnt mit: FF00::/8
• Beispiel: FF02::1 (alle Geräte im Link)

MAC-Multicast:

• Beginnt mit: 01:00:5E:...
• Abgeleitet von IP-Multicast-Adresse

IGMP - Internet Group Management Protocol

Damit Multicast funktioniert:

• Geräte melden sich an bei einer Gruppe (IGMP Join)
• Switches merken sich welche Ports interessiert sind
• Server sendet nur eine Kopie
• Switch dupliziert zu interessierten Ports

Eigenschaften

Vorteile:

• Effizient: Nur eine Kopie im Netzwerk
• Skalierbar: 10 oder 1000 Empfänger = gleicher Aufwand
• Bandbreiten-schonend: Nicht für jeden Empfänger eigener Stream

Nachteile:

• Komplexer als Unicast
• Nicht alle Netzwerke unterstützen Multicast gut
• Konfiguration erforderlich

Praxisbeispiel: Video-Stream

Mit Unicast (ineffizient):

Server sendet 100 separate Streams für 100 Zuschauer
Bandbreite: 100 × 5 Mbit/s = 500 Mbit/s

Mit Multicast (effizient):

Server sendet 1 Multicast-Stream
Switch dupliziert zu interessierten Ports
Bandbreite auf Server-Seite: 1 × 5 Mbit/s = 5 Mbit/s

Vergleich der Kommunikationsarten

Eigenschaft	Unicast	Broadcast	Multicast
Empfänger	Einer	Alle	Gruppe
Effizienz	Mittel	Niedrig	Hoch
Verwendung	Meiste Kommunikation	Entdeckung	Streaming
Über Router	Ja	Nein	Ja*
Beispiel	Webseite laden	DHCP	IPTV

*Multicast über Router benötigt spezielle Konfiguration (Multicast Routing)

Zusammenfassung

Unicast

• Eins zu Eins Kommunikation
• Normale Kommunikation zwischen zwei Geräten
• Häufigste Form im Netzwerk

Broadcast

• Eins zu Allen im lokalen Netzwerk
• Für Entdeckung und Anfragen
• Belastet Netzwerk, nur lokal

Multicast

• Eins zu Gruppe interessierter Empfänger
• Effizient für Streaming und Verteilung
• Benötigt Unterstützung im Netzwerk

Wichtig

• Richtige Kommunikationsart wählen
• Broadcast sparsam einsetzen
• Multicast für viele gleichzeitige Empfänger

In der nächsten Lektion lernen Sie den Unterschied zwischen lokaler und netzwerkübergreifender Kommunikation.