网际互连__单播、组播、广播

约定不等于承诺〃 2024-04-20 09:59 75阅读 0赞

**广播**

1.Broadcast(广播)：主机之间“一对所有”的通讯模式，网络对其中每一台主机发出的信号都进行无条件复制并转发，所有主机都可以接收到所有信息（不管你是否需要），由于其不用路径选择，所以其网络成本可以很低廉。

有线电视网就是典型的广播型网络，我们的电视机实际上是接受到所有频道的信号，但只将一个频道的信号还原成画面。

在数据网络中也允许广播的存在，但其被限制在二层交换机的局域网范围内，禁止广播数据穿过路由器，防止广播数据影响大面积的主机。

2.广播方式下，Source把信息传送给该网段中所有的主机，不管其是否需要该信息。信息安全无法保障，且会造成同一网段中信息泛滥。PC通过DHCP自动获取IP地址的过程就是通过广播来实现的：主机为了获得一个IP地 址而发出了一个广播；

而路由器随后以单播数据包的形式转发这个广播数据到指定的DHCP服务器上。在IPv4的应用上，广播数据包是十分重要的，但是在使用IPv6时，是不会有任何广播数据被送出的。

3.广播分组的目标IP地址的主机部分全为1，这意味着本地网络（广播域）中的所有主机都将接收并查看该分组。诸如ARP和DHCP等很多网络协议都使用广播。

例如：C类网络192.168.1.0的默认子网掩码为255.255.255.0，其广播地址为192.168.1.255，其主机部分为十进制数255或二进制数11111111（全为1）；B类网络172.16.0.0的默认子网掩码为255.255.0.0，其广播地址为172.16.255.255；

A类网络10.0.0.0的默认子网掩码为255.0.0.0，其广播地址为10.255.255.255。

4.1）第2层广播 用于在局域网上向所有的结点发送数据。

也被称为硬件广播，它们只在某个局域网中传播，并且它们通常不会穿越局域网的边界(即路由器)。典型的硬件地址是6个字节(48位)，并且时常被表示成0c.43.a4.f3.12.c2的形式。而广播将是一个二进制的全1或十六进制的全F地址，即FF.FF.FF.FF.FF.FF。

2）广播(第3层) 用于在这个网络中向所有的结点发送数据。

第3层也支持普通的老式广播。广播信息是指以某个广播域所有主机为目的的信息。那些被称为网络广播的所有主机位均为on。广播也可能表示成“所有网络和所有主机”，即被表示为255.255.255.255。典型的广播信息的示例是地址解析协议(ARP)请求。

当一台主机要发送一个数据包时，它需要知道目的方的逻辑地址(IP)。将数据包传送到目的方时，如果目的主机存在于另一个不同的IP网络上，则该主机需要将数据包发送给默认网关；如果目的主机在本地网络，源主机可以直接将数据包发送给目的主机。

由于源主机没有它需要转发帧的MAC地址，它将发送一个广播，而本地广播域中的每台设备都会接收到它。基本上这个广播在说：“如果你的IP地址是192.168.2.3，请发送你的MAC地址给我”，源主机会给出适当的信息。

5.广播的优点：

1)网络设备简单，维护简单，布网成本低廉

2)由于服务器不用向每个客户机单独发送数据，所以服务器流量负载极低。

广播的缺点：

1)无法针对每个客户的要求和时间及时提供个性化服务。

2)网络允许服务器提供数据的带宽有限，客户端的最大带宽＝服务总带宽。例如有线电视的客户端的线路支持100个频道（如果采用数字压缩技术，理论上可以提供500个频道），即使服务商有更大的财力配置更多的发送设备、改成光纤主干，

也无法超过此极限。也就是说无法向众多客户提供更多样化、更加个性化的服务。

3)广播禁止在Internet宽带网上传输。

6.为什么要有MAC过滤？

以太网具有广播属性，在以太网上传送的帧会被免费泛洪到局网中所有的节点。但如果局网中的节点无条件的接受任何抵达该节点的帧，会浪费许多资源以接受、检查所有的帧，有选择性的接受抵达节点的帧。

MAC过滤就是这样一个硬件机制：收到一个帧时，只有在帧的目的MAC和自己的MAC相同时，才接受此帧，否则丢弃。换言之，MAC过滤好像一个数码锁，对号才能进来。

**单播**

1.Unicast(单播): 用于向单一目标主机发送数据。

信息源（source）需要与每个需要信息的主机（Receiver）都建立一条独立的信息传输通道，并为每个Receiver发送一份独立的信息拷贝的传送方式。Unicast，是客户端与服务器之间的点到点连接。“点到点”指每个客户端都从服务器接收远程流。

仅当客户端发出请求时，才发送单播流。单播流量地址唯一。每个用户必须分别对媒体服务器发送单独的查询,而媒体服务器必须向每个用户发送所申请的数据包拷贝。这种巨大冗余首先造成服务器沉重的负担，响应需要很长时间，甚至停止播放；

管理人员也被迫购买硬件和带宽来保证一定的服务质量。文字单播方式下，只有一个发送方和一个接收方。由于单播能够针对每个客户的及时响应，所以现在的网页浏览全部都是采用IP单播协议。

网络中的路由器和交换机根据其目标地址选择传输路径，将IP单播数据传送到其指定的目的地。

2.要发送和接收单播分组，IP分组报头中必须有一个目标IP地址，而以太网帧报头中必须有相应的目标MAC地址。IP地址和MAC地址一起将数据传输到特定的目标主机。

提示：如果目标IP地址属于另一个网络，则在帧中使用的目标MAC地址将为与源IP地址位于同一个网络中的路由器接口的MAC地址。

3.单播是从255.255.255.255指向实际目的IP地址的广播，换句话说，它是直接指向某个特定主机的广播。DHCP客户请求过程就可以很好地说明，单播是如何工作的。假如在局域网中，你的主机为了查找 LAN中的某个DHCP服务器。

发出了一个指向第2层FF.FF.FF.FF.FF.FF地址和第3层255.255.255.255地址的广播。路由器查看这个数掂包，了解到它是一个发给 DHCP服务器的广播，因为它的目的端口指向67 (BootP server)，

于是它会将这个请求以目标地址为另一个LAN上DHCP服务器的IP地址进行转发。因此，基本过程是这样的，如果你的DHCP服务器的IP地址是172.16.10.1，你的主机只需发出一个255.255.255.255 DHCP客户端广播请求，

而由路由器修改这个广播地址为指定的目标地址172.16.10.1(由于这一服务不是路由器的默认服务，为了让该路由器可以提供这样的服务，需要使用ip helper-address命令来配置路由器的接口)。

4.单播的优点：

1)服务器及时响应客户机的请求

2)服务器针对每个客户不同的请求发送不同的数据，容易实现个性化服务。

单播的缺点：

1)服务器针对每个客户机发送数据流，服务器流量＝客户机数量×客户机流量；在客户数量大、每个客户机流量大的流媒体应用中服务器不堪重负。

2)现有的网络带宽是金字塔结构，城际省际主干带宽仅仅相当于其所有用户带宽之和的5％。如果全部使用单播协议，将造成网络主干不堪重负。现在的P2P应用就已经使主干经常阻塞，只要有5％的客户在全速使用网络，其他人就不要玩了。

而将主干扩展20倍几乎是不可能。

**组播**

1.Multicas(组播): 用于将来自单一源的数据包传送给在不同网络上的多台设备。

主机之间“一对一组”的通讯模式，也就是加入了同一个组的主机可以接受到此组内的所有数据，网络中的交换机和路由器只向有需求者复制并转发其所需数据。主机可以向路由器请求加入或退出某个组，网络中的路由器和交换机有选择的复制并传输数据，

即只将组内数据传输给那些加入组的主机。这样既能一次将数据传输给多个有需要（加入组）的主机，又能保证不影响其他不需要（未加入组）的主机的其他通讯。组播也称多播。

2.组播方式下，组播源（Source）仅需要发送一份信息，借助组播路由协议建立组播分发树，被传递的信息在距离组播源尽可能远的网络节点才开始复制和分发。组播解决了以最小的网络开销实现单点发送、多点接收的问题。

与广播相比，广播只能实现在同一网段中分发，而组播可以实现跨网段的传送。

3.多播地址让源设备能够将分组发送给一组设备。属于多播组的设备将被分配一个多播组IP地址，多播地址范围为224.0.0.0～239.255.255.255。由于多播地址表示一组设备（有时被称为主机组），因此只能用作分组的目标地址。源地址总是为单播地址。

远程游戏就是一个使用多播地址的例子，很多玩家通过远程连接玩同一个游戏；另一例子是通过视频会议进行远程教学，其中很多学生连接到同一个教室。还有一个例子是硬盘映像应用程序，这种程序用于同时恢复众多硬盘的内容。

同单播地址和广播地址一样，多播IP地址也需要相应的多播MAC地址在本地网络中实际传送帧。多播MAC地址以十六进制值01-00-5E打头，余下的6个十六进制位是根据IP多播组地址的最后23位转换得到的。

一个MAC多播地址是01-00-5E-0F-64-C5。每个十六进制位相对于4个二进制位。

4.组播允许点到多点的通信，这同广播相似，但又以不同的方式实现。组播的机理是这样的，它允许存在多个接收者来接收信息，但又不将信息泛发给广播域中的所有主机。

组播通过将信息或数据发送给IP组播组地址来实现。随后，路由器会转发数据包的多个拷贝(与那些不被转发的广播不同)到每个预订此组地址的主机接口上。

这就是使用组播通信不同于广播信息的地方，在理论上，使用组播通信时，数据包的拷贝将只被发往已预订的主机。

在广播式局域网(以太网就是一个广播式的多路访问局域网)上的所有主机，都将接收这样的组播数据帧，并读取目的地址，然后再立即丢弃该帧，除非它们属于此组播组。这样做会节省PC机的处理工作时间，不浪费局域网的带宽。

对组播的使用如果不进行认真的配置，在某些情况下，它会造成局域网的严重拥塞。

5.组播的优点：

1)需要相同数据流的客户端加入相同的组共享一条数据流，节省了服务器的负载。具备广播所具备的优点。

2)由于组播协议是根据接受者的需要对数据流进行复制转发，所以服务端的服务总带宽不受客户接入端带宽的限制。IP协议允许有2亿6千多万个（268435456）组播，所以其提供的服务可以非常丰富。

3) 此协议和单播协议一样允许在Internet宽带网上传输。

组播的缺点：

1)与单播协议相比没有纠错机制，发生丢包错包后难以弥补，但可以通过一定的容错机制和QOS加以弥补。

2)现行网络虽然都支持组播的传输，但在客户认证、QOS等方面还需要完善，这些缺点在理论上都有成熟的解决方案，只是需要逐步推广应用到现存网络当中。

转载于:https://www.cnblogs.com/xinghen1216/p/11097616.html

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