广播与多播介绍

ゝ一纸荒年。 2022-08-19 05:51 234阅读 0赞

一般，我们将IP地址分为四类：**单播地址、 多播地址、 广播地址、任意播地址**。  
　　广播（地址）与多播（地址）在需要将数据报发送给多个目的IP时，具有重要作用。能极大地减少网络开销：当我们需要把数据包发送给多个目的IP时，使用广播和多播，数据包就可以在必要时才进行复制，而不需要从发送源就分别为每个目的IP复制一份。  
　　多播相对于广播的一个优点是，广播会影响本地网络的所有主机，而多播只会影响对其感兴趣的主机。**IPv6只支持多播，并不支持广播**。  
　　一般情况下，广播和多播只适用于UDP协议。（TCP协议需要建立连接）。

## 1. 广播 ##

所谓广播， 就是指将消息发送给本地网络上所有可能的接受者（主机，包含路由器等）。

### （1） 广播地址 ###

在本地链路进行广播时，需要mac广播地址，ff:ff:ff:ff:ff:ff。 由于IP地址我们可能会进行子网划分，所以IP层的广播有全局的广播（地址为：255.255.255.255）， 以及本地广播（本地广播地址一般是将表示主机号的位全置为1，网络号不变。 比如一个局域网络192.168.1.\*，网络号为192.168.1， 其本地广播地址为192.168.1.255）。

### （2） 广播包的传输 ###

当我们的主机上有多个接口时， 针对本地广播报文，不同的系统有不同的反应。大多数系统会选择一个接口来传输数据报（可能是最早配置的接口，也可能是其他的选举算法），也有一些系统会进行多个接口广播。

## 2. 多播 ##

相对广播而言，多播/组播可以更大程度上减少网络开销，多播/组播只把数据报文传输给对该报文感兴趣的主机。  
　　多播不同于广播，只是简单地把数据包发送给网络上的所有接受者，在实现上，多播比广播要难得多。 多播需要多播信息表，支持多播的主机上需要维护一张多播信息表，这样才能知道哪一些接受者（主机）对哪一些多播报文感兴趣。  
　　现在多播服务主要有两种：**ASM：任意源多播服务； SSM：源指定多播服务**。

### （1） 多播的实现机制 ###

网络多播实现机制如下：  
\+ 寻址机制：借助组播地址，实现信息从组播源发送到一组接收者；  
\+ 主机注册：允许接收者主机动态加入和离开某组播组，实现对组播成员的管理；  
\+ 组播路由：构建组播报文分发树（即组播数据在网络中的树型转发路径），并通过该分发树将报文从组播源传输到接收者；  
\+ 组播应用：组播源与接收者必须安装支持视频会议等组播应用的软件，TCP/IP协议栈必须支持组播信息的发送和接收。  
　　上述实现机制需要一些技术／协议支持：  
\+ 寻址机制——需要组播地址支持  
\+ 主机注册——需要因特网组管理协议支持,IGMP协议  
\+ 组播路由——组播路由选择协议支持

### （2） 多播地址 ###

**多播IP地址：** 即D类地址：224.0.0.0 to 239.255.255.255（包含了一些本地广播地址，本地广播也是多播的一种）。  
**多播Mac地址：** 以01:00:5e（前25位）开头， 后面的23位有多播IP地址的后23位直接映射过来。由于多播IP地址还有前面9位（其中最前面4位为1110）。仍有5位没办法得到映射， **因此多播IP地址与多播Mac地址之间并不是一对一的映射关系**。  
　　  
**多播IP地址分类：**  
　　IPv4的多播地址还可以根据其功能细分为几种类型：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>地址范围</th> 
   <th>含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>224.0.0.0～224.0.0.255</td> 
   <td><strong>永久组地址:</strong>除224.0.0.0 保留不做分配外，其它地址供路由协议、拓扑查找和协议维护等使用。对于以该范围内组播地址为目的地址的数据包来说，不论其TTL（Time to Live ，生存时间）值为多少，都不会被转发出本地网段</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>224.0.1.0～238.255.255.255</td> 
   <td><strong>用户组地址:</strong>全网范围内有效。包含两种特定的组地址：232.0.0.0/8：SSM 组地址；233.0.0.0/8：GLOP 组地址</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>239.0.0.0～239.255.255.255</td> 
   <td><strong>本地管理组地址:</strong>仅在本地管理域内有效。使用本地管理组地址可以灵活定义组播域的范围，以实现不同组播域之间的地址隔离，从而有助于在不同组播域内重复使用相同组播地址而不会引起冲突。详情请参见RFC 2365</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**常用多播地址**  
\+ 224.0.0.1：网段上所有主机和路由器（IGMP普遍查询目的地址）  
\+ 224.0.0.2 ：网段上所有组播路由器  
\+ 224.0.0.22：IGMPv3 所有组播路由器（IGMPv3成员报告的目的地址）

### （3） 多播数据包的传输 ###

当发送数据包时，首选需要确定使用哪个接口进行发送，哪个IP地址（主机有多个IP地址）作为源地址。路由转发表会帮助我们做一些确定。当我们想某个IP的主机发送数据包时，目的IP在路由转发表中可能匹配到多个条目entry，这是要使用最准确的entry，如10.0.0.1既属于0.0.0.0，又属于10.0.0.0，这是要使用10.0.0.0的entry。  
　　多播的基础概念：加入组、离开组。（即组成员关系）