多播（IP多播-网络层）

简介

IP多播（multicast）是Steve Deering于1988年首次在其博士学位论文中提到的概念，曾译为组播，又被称为多址广播。IP多播是指在Internet上进行的多播，是一种允许一台或多台主机（多播源）发送单一数据包到多台主机（一次的、同时的，如下图所示）的TCP/IP网络技术。自认，IP多播就是多播。其主要用于一个源点发送到多个终点的一对多通信，这是因为，在同样是发送信息分组的情况下，使用单播的服务器需要向90个主机发送同样的信息副本——90个单播，而使用多播的服务器只需向同属于一个多播组的90个成员所在的多播组发送一次信息即可，大大节约了网络资源。尤其是当多播组的主机数很大时，采用多播方式可以明显减轻网络中的各种资源的消耗，如下图所示。

在因特网范围的多播要靠路由器来实现，这些路由器必须增加一些能够识别多播数据报的软件，能够运行多播协议的路由器称为多播路由器（multicast router），多播路由器也可以转发普通的单播IP数据报。

多播数据报是尽最大努力交付，但不保证一定能够交付给多播组内的所有成员。

多播组地址（IP地址中的D类地址）

即多播组的标识符，用于填写在多播数据报的目的地址。这是因为当多播组中的主机很多时，不可能在多播数据报中写入这样多的主机IP地址。多播组地址使用的是IP地址中的D类地址，所以多播地址的范围是224.0.0.0到239.255.255.255，共2²⁸个地址。D类地址如下所示。

多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址。对多播数据报不产生ICMP差错报文，因此使用PING 多播地址指令时，不会收到响应。

【多播组地址——D类地址】中一些不能随意使用的地址

224.0.0.0：基地址（保留）
224.0.0.1：本子网上的所有参加多播的主机和路由器。
224.0.0.2：本子网上的所有参加多播的路由器。
224.0.0.3：未指派
224.0.0.4：DVMRP路由器

224.0.1.0至238.255.255.255：全球范围内都可使用的多播地址。
239.0.0.0至239.255.255.255：限制在一个组织的范围。

IP多播的分类

• 硬件多播：只在本局域网内进行硬件多播。
• 名字？：因特网范围进行多播。即便如此，在因特网上进行多播的最后阶段，还是要把多播数据报在局域网上用硬件多播交付给多播组的所有成员。

在局域网上进行的硬件多播

IANA（因特网号码指派管理局）拥有的以太网地址块的高24位是00-00-5E（即十六进制，0x），因此TCP/IP协议使用的以太网多播地址块的范围是从00-00-5E-00-00-00到00-00-5E-FF-FF-FF。而以太网硬件地址字段的第1字节的最低位为1时即为多播地址，这种多播地址数占IANA分配到的地址数的一半，所以IANA拥有的以太网多播地址的范围是从01-00-5E-00-00-00到01-00-5E-7F-FF-FF，每一个地址中只有23位可用作多播（即7F-FF-FF在二进制中共23位1）。

而这23位只能和D类IP地址中的23位有一一对应的关系，但是D类IP地址可供分配的有28位，所以这28位的前5位不能用来构成以太网硬件地址，如下图所示“这5位不能使用”。这就导致了多播IP地址与以太网硬件地址的映射关系不是唯一的，比如224.128.64.32和224.0.64.32转换成以太网的硬件多播地止都是01-00-5E-00-40-20，正因如此，收到多播数据报的主机还要在IP层利用软件进行过滤，把不是本主机要接受的数据报丢弃。

网际组管理协议IGMP和多播路由选择协议

单播

单播（Unicast）是在一个单个的发送者和一个接受者之间通过网络进行的一对一通信，是点到点连接。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无法支持如此庞大的数据流。
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。

单播地址（IP地址中的A、B、C类地址）