RFC3306: Unicast-Prefix-based IPv6 Multicast Addresses¶
August 2002
该文档定义了一种基于单播前缀的 IPv6 多播地址格式，这种地址格式允许IPv6 路由器根据前缀来自动分配多播地址，而不需要进行人工配置。
多播地址的前缀和接口标识分别由单播地址的前缀和接口标识组成。这种基于单播地址的格式可以提高多播路由器的效率，减少网络流量，同时也方便管理和配置。
该标准文档为 IPv6 多播地址的自动配置提供了重要的基础。
定义的 IPv6 多播地址格式由单播地址前缀和接口标识组成
IPv6 多播地址中前缀长度的取值范围¶
IPv6 多播地址中前缀长度
前缀长度越小，可以生成的多播组数量就越多，但是每个多播组可用的主机数量就越少。例如，前缀长度为 3 时，可以生成 2^45 个多播组，每个多播组可以使用的主机数量为 2^59；而前缀长度为 7 时，可以生成 2^41 个多播组，每个多播组可以使用的主机数量为 2^63。
IPv6 多播地址中前缀长度的取值范围是 32 位至 48 位，其中前缀长度为 32 位时是一种特殊的多播地址，用于表示所有节点的组播地址（All Nodes Address），前缀长度为 48 位时是一种预留地址，用于将未分配的多播地址保留给特殊用途。
对于前缀长度在 33 位至 47 位之间的 IPv6 多播地址，RFC 3306 规定了不同前缀长度对应的多播地址数量，具体如下:
33 位前缀长度对应的多播地址数量为 8
34 位前缀长度对应的多播地址数量为 16
35 位前缀长度对应的多播地址数量为 32
36 位前缀长度对应的多播地址数量为 64
37 位前缀长度对应的多播地址数量为 128
38 位前缀长度对应的多播地址数量为 256
39 位前缀长度对应的多播地址数量为 512
40 位前缀长度对应的多播地址数量为 1024
41 位前缀长度对应的多播地址数量为 2048
42 位前缀长度对应的多播地址数量为 4096
43 位前缀长度对应的多播地址数量为 8192
44 位前缀长度对应的多播地址数量为 16384
45 位前缀长度对应的多播地址数量为 32768
46 位前缀长度对应的多播地址数量为 65536
47 位前缀长度对应的多播地址数量为 131072
多播地址的分配规则¶
多播地址的格式:
FFx5:0:0:0:0:0:0:yyyy
其中 x 是前缀长度，取值范围为 3-7，对应的二进制位为全 1 的个数
yyyy 是 4 个十六进制数字，表示接口标识。
多播地址的生成方法:
将单播地址的前 x 位保留不变，后面加上一个 5 位二进制数，再加上接口标识，即可生成一个对应的多播地址。
多播地址的分配规则，其中包括以下几个方面:
1. 多播地址的分配应该遵循 IANA 分配政策，确保多播地址的唯一性。
2. 多播地址的分配应该考虑多播应用的需求，例如多播组的大小、频繁性等因素。
3. 多播地址的分配应该避免重叠，确保不同的多播组拥有不同的地址。
IPv6多播地址的前缀有三种类型:
1. 全球范围多播地址前缀：全球范围多播地址前缀是0x2开头，全球范围多播地址的范围可以跨越多个网络或子网，只要支持IPv6的网络都可以收到全球范围多播地址的数据包。
2. 本地范围多播地址前缀：本地范围多播地址前缀是0x2F开头，本地范围多播地址只在一个网络或子网内有效，不会被路由到其他网络或子网。
3. 专用多播地址前缀：专用多播地址前缀是0x3F开头，用于特殊用途
IPv6多播地址的格式为:
FF00::/8
IPv6还定义了一些特定的多播地址用于特殊用途:
1. FF02::1 所有节点地址，用于向网络上的所有IPv6节点发送数据
2. FF02::2 所有路由器地址，用于向网络上的所有IPv6路由器发送数据
3. FF02::5 OSPFv3路由器，用于发送OSPFv3路由器的组播数据包
4. FF02::6 OSPFv3设计者，用于发送OSPFv3设计者的组播数据包
5. FF02::9 表示所有DHCPv6代理服务器，用于发送DHCPv6代理服务器的组播数据包
6. FF02::D PIMv6路由器，用于发送PIMv6路由器的组播数据包
前8个二进制位是固定的，表示多播地址的前缀
IPv6多播地址的前缀固定为"1111 1111"，即"FF"，它们用于标识IPv6多播地址
本地范围多播地址的示例:
1. FF02::1:2 所有本地节点地址，用于向本地网络上的所有IPv6节点发送数据
2. FF02::2:2 所有本地路由器地址，用于向本地网络上的所有IPv6路由器发送数据
3. FF02::9:2 DHCPv6服务器地址，用于向本地网络上的DHCPv6服务器发送数据
4. FF02::C:2 PIMv6路由器地址，用于向本地网络上的PIMv6路由器发送数据
本地范围多播地址的地址前缀是0xFF0x，其中x表示8个二进制位的任意值，而地址前缀的第13位到第16位是固定的0x2
IPv6多播地址的前缀有三种类型:
1. 全球范围多播地址前缀：全球范围多播地址前缀是0x2开头，全球范围多播地址的范围可以跨越多个网络或子网，只要支持IPv6的网络都可以收到全球范围多播地址的数据包
2. 本地范围多播地址前缀：本地范围多播地址前缀是0x2F开头，本地范围多播地址只在一个网络或子网内有效，不会被路由到其他网络或子网
3. 专用多播地址前缀：专用多播地址前缀是0x3F开头，用于特殊用途
标志位用于指定多播组的范围、生存时间以及其他属性。标志位的长度为4位，其中第一位表示多播组的范围，第二位表示多播组的生存时间，第三位是保留位，第四位用于指示多播组的有效性。
全球范围多播地址：全球范围多播地址用于跨越多个网络或子网，向全球范围内的多个IPv6节点发送数据。其地址前缀为0xFF0x，其中x表示8个二进制位的任意值。全球范围多播地址中，多播地址前缀为0xFF02，后面的位被用于指定特定的多播组。
本地范围多播地址：本地范围多播地址只在一个网络或子网内有效，用于向该网络或子网上的多个IPv6节点发送数据。其地址前缀为0xFF02，固定的第13位到第16位为0x2。本地范围多播地址中，多播地址前缀为0xFF02，后面的位被用于指定特定的多播组。
唯一本地范围多播地址：唯一本地范围多播地址只在单个设备上有效，用于向同一设备内的多个进程发送数据。其地址前缀为0xFF01，固定的第12位到第16位为0x5。唯一本地范围多播地址中，多播地址前缀为0xFF01，后面的位被用于指定特定的多播组。
Abstract¶
This specification defines an extension to the multicast addressing architecture of the IP Version 6 protocol.
The extension presented in this document allows for unicast-prefix-based allocation of multicast addresses.
By delegating multicast addresses at the same time as unicast prefixes, network operators will be able to identify their multicast addresses without needing to run an inter-domain allocation protocol.
1. Introduction¶
This proposal introduces encoded information in the multicast address to allow for dynamic allocation of IPv6 multicast addresses and IPv6 source-specific multicast addresses.
2. Motivation¶
The current IPv4 multicast address allocation architecture [RFC 2908] is based on a multi-layered, multi-protocol system. The goal of this proposal is to reduce the number of protocols that need to be deployed in order to get dynamic multicast address allocation.
The use of unicast prefix-based multicast address allocation will, at a minimum, remove the need to run the Multicast Address Allocation Protocol (AAP) [AAP WORK] and the Multicast Address-Set Claim (MASC) Protocol [RFC 2909].
4. Multicast Address Format¶
RFC4291 defines the following operational format of IPv6 multicast addresses:
| 8 | 4 | 4 | 112 |
+--------+----+----+---------------------------------------------+
|11111111|flgs|scop| group ID |
+--------+----+----+---------------------------------------------+
flgs: |0|R|P|T|
This document introduces a new format that incorporates unicast prefix information in the multicast address:
| 8 | 4 | 4 | 8 | 8 | 64 | 32 |
+--------+----+----+--------+--------+----------------+----------+
|11111111|flgs|scop|reserved| plen | network prefix | group ID |
+--------+----+----+--------+--------+----------------+----------+
plen: => prefix length
indicates the actual number of bits in the network prefix field that identify the subnet when P = 1.
network prefix:
identifies the network prefix of the unicast subnet owning the multicast address.
If P = 1, this field contains the unicast network prefix assigned to the domain owning, or allocating, the multicast address.
All non-significant bits of the network prefix field SHOULD be zero.
注:
因为单播的Interface Identifier固定是64位，所以unicast prefix固定为64位
所以这儿的network prefix也固定为64位
6. SSM(Source-Specific Multicast Addresses)¶
The unicast prefix-based IPv6 multicast address format supports Source-specific multicast addresses:
- Set P = 1.
- Set plen = 0.
- Set network prefix = 0.
SSM(Source-Specific Multicast) range of:
FF3x::/32 (where 'x' is any valid scope value)
The source address field in the IPv6 header identifies the owner of the multicast address.
SSM定义:
1. 用途: 当使用组播传输数据时，有时需要限制数据流向的范围，以确保数据只传输到特定的发送源和接收者之间
2. SSM是一种多播传输模型，允许发送源和接收者使用IP地址对数据流进行精确控制
3. 在SSM模型中，发送者和接收者都必须使用源特定的多播地址（源地址和多播组地址的组合）
4. 这种多播地址由IPv6地址中的源地址和多播组地址构成，因此在SSM中不使用Rendezvous Point（RP）协议
5. 使用SSM，接收者只能订阅已知的源地址和多播组地址组合，而不是订阅广泛的多播组地址
6. 这提供了更多的灵活性和安全性，可以减少不必要的流量和降低网络安全风险
备注
有关SSM的内容，具体参见 RFC3569
7. Examples¶
unicast prefix: 3FFE:FFFF:1::/48
=>
unicast prefix-based multicast prefix: FF3x:0030:3FFE:FFFF:0001::/96