当前位置：首页 > article >正文

网络层8——IP多播

article 2024/11/22 23:35:06

一、什么是多播？

二、在局域网进行多播

三、IGMP和协议多播路由选择协议

1、IP多播的两种协议

（1）IGMP协议的实现和原理

（2）多播路由选择协议

1）洪范与剪除

2）隧道技术

3）基于核心的发现技术

一、什么是多播？

多播就是一对多的通信，但不是广播，广播是对所有，多播是部分
多播的主要特点是节省网络资源
多播依靠多播路由器实现，多播路由器也可以实现单播IP数据报
IP多播分组使用的目的地址是D类地址，叫做多播IP地址
D类地址前四位是1110
因此可以标识的范围是：224.0.0.0 ~ 239.255.255.255
多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址
首部协议是2，标识使用IGMP协议报文（网络组管理协议）
因此，多播数据报不产生ICMP报文，
因此，PING命令后面加多播地址，将得不到回应

二、在局域网进行多播

以太网MAC地址中（48位），第一个字段的最低为为1时，为多播地址（MAC地址的第8位）
48位的多播地址，前25位固定不变，为01-00-5E，只有后23位可作为多播

IP多播地址如何转换为MAC地址？
48位MAC地址，32位IP多播D类地址
前25位置不变，为01-00-5E
后23位由IP地址的后23位构成

三、IGMP和协议多播路由选择协议

1、IP多播的两种协议

多播的目的主机可以分散在不同的局域网
一个多播目的地址的所有目的主机组成一个多播组

（1）IGMP协议的实现和原理

IGMP不知道IP多播组包含的主机数量，也不知道组员分布在哪些主机上
IGMP协议的作用是，让链接在本地居局域网的多播路由器知道：
本局域网是否有主机参加 / 退出了多播组
IGMP使用IP数据报传递报文，即IGMP报文作为IP数据报的数据部分

IGMP的工作分成两个阶段：
第一，加入：某主机要加入某多播组，该主机要向对应多播组发送IGMP报文，声明加入
本地多播路由器依据多播路由协议，将组员关系通知其他多播路由器
第二，探寻：多播路由器周期性测探本局域网的组员情况，只要有一台组成员，就认为该组活跃
如果多次探寻没有回应，则认为本网络所有主机不在多播组内，不再对其他多播路由器转发组员关系

IGMP实现的具体措施：

（1）参加分组的主机和多播路由器如何通信？
主机和多播路由器之间都使用IP多播，并且尽量使用硬件传播
没有IP多播的主机不会收到IGMP报文

（2）多播路由器如何对分组进行探询？
多播路由器，，探询组员时，对所有分组发送询问报文
（但也允许对一个组发送）

（3）如果一个网络链接有多个多播路由器，怎么办？
迅速选择其中一个负责运行，不乱

（4）如果一台主机同时参加多个分组，如何回应询问？
   IGMP询问报文设置一个数值N，指明最长响应时间，
   主机收到多个询问时，对每一个多播分组随机设置一个0~N的值
   后按照N值从小到大的顺序发送回应

（5）路由器对本网络进行探询，主机如何监听和回应？
   同一个组内的所有主机都需要监听
   但是只要一个主机回复
   一旦有一个主机回复，其他主机就不需要回复

（6）如果一台主机的多个进程加入了某分组，怎么就收信息？
主机只收一个多播数据报副本，然后给每一个进程转发

（7）多播路由器的发送者和接收者都不知道多播组的成员数量和具体情况
对主机中的进程也是如此

综上，仅仅知道有没有是不够的
还需要知道具体发给哪个主机
哪个主机是多播的组员
因此还需要多播路由选择协议

（2）多播路由选择协议

由于每一台主机可以随时加入 / 退出一个多播组
因此，多播路由协议必须随时进行动态调整多播路由
（而单播路由往往只有网络拓扑发生变化才需要更新调整）
没有参加任何多播分组的局域网中的主机，也可以向任何多播分组发送多播数据报
多播数据报可以通过没有任何多播组员的局域网
即，多播数据报通过的网络不一定非要有多播组成员

多播路由转发多播数据报有三种方式：
洪泛与剪除、隧道技术、基于核心的发现技术

1）洪范与剪除

适合较小的分组，且所有分组的网络都是相邻的
第一步：源路由器对所有路由器进行广播
为避免数据兜圈子，采用反向路径广播
反向路径广播：对目的路由器，每次收到一个数据分组，都要检查该数据分组是否是从源路由器到本路由器的最短路径
如果不是，丢弃；是，接收
第二步：判断是从源头发送来的数据报，则向其他方向转发数据分组，除了接收方向
第三步：如果同时收到，多个相同源路径的数据报，则选择路径上与本路由器相邻的，IP地址最小的路由器的路径
第四步：如果数据到某一个路由器，发现本网络没有分组成员，则剪除；否则加入多播转发树