IP多播技术详解

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前言

随着计算机网络的发展和个人计算机的普及，人们能够方便的在网络上畅游，进行网络通信或者获取自己所需的信息资源。此外，人们也越来越依赖于网络计算。大多数企业都建立了先进的网络，连接各个雇员和他们的计算机、工作站。有时，我们工作中的重要的信息只能通过网络得到，这些信息可能在企业的专用网络上，也可能在因特网上。

IP多播技术的相关基本概念

多播（Multicast，也称为组播）是一种实现一对多通信的技术，与传统单播一对一通信相比，多播可以极大地节省网络资源

在因特网上进行的多播，称为IP多播

多播的基础概念是组。一个多播组(multicast group)就是一组希望接收特定数据流的接收者。这个组没有物理或者地理的边界：组内的主机可以位于互联网或者专用网络的任何地方。多播组中的每1个节点被称为多播组成员。

举例
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采用单播方式：共有60个主机要接收来自视频服务器的同一个视频节目，则视频服务器需要发送60个该视频节目，这些视频节目通过各路由器的转发，最终到达各主机。
采用多播方式：可将这60个主机看做是同一个多播组的成员，视频服务器只要向该多播组发送1个视频节目即可；由于路由器R1支持IP多播，R1在转发视频节目时需要将该视频节目复制成两个副本，分别向路由器R2、R3转发一个副本，当该视频节目到达目的局域网时，由于局域网具有硬件多播功能，因此不需要复制，在局域网上的该多播组成员都能收到该视频。

当多播组的成员数量很大时，采用多播方式可以显著地减少网络中各种资源的消耗

IP多播地址和多播组

在IPV4中，D类地址被作为多播地址，多播地址只能用作目的地址，而不能用作源地址。

224.0.0.1 所有主机的地址
224.0.0.2 所有组播路由器的地址

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用每一个D类地址来标识一个多播组，使用同一个IP多播地址接收IP多播数据报的所有主机就构成了一个多播组

每个多播组的成员时可以随时变动的，一台主机可以随时加入或离开多播组
多播组成员的数量和所在的地理位置也不受显示，一台主机可以属于几个多播组

非多播组成员也可以向多播组发送IP多播数据报

IPV4多播地址又可以分为：预留的多播地址（永久多播地址）、全球范围可用的多播地址以及本地管理的多播地址
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IP多播可以分为两种：

只在本局域网上进行的硬件多播
在因特网上进行的多播

在局域网上进行硬件多播

由于MAC地址（也称硬件地址）有多播MAC地址这种类型，因此只要把IPV4多播地址映射成多播MAC地址，即可将IP多播数据报封装在局域网的MAC帧中，而MAC帧首部的目的MAC地址字段的值，就设置为由IPV4多播地址映射成的多播MAC地址。这样，可以很方便地利用硬件多播来实现局域网内的IP多播。
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当给某个多播组的成员配置其所属组的IP多播地址时，系统就会根据映射规则从该IP多播地址生成相应的局域网多播MAC地址。

因特网号码指派管理局IANA，将自己从IEEE注册管理机构申请到的以太网MAC地址块中从01-00-5E-00-00-00到01-00-5E-7F-FF-FF的多播MAC地址，用于映射IPV4多播地址。

这些多播MAC地址做起前25比特都是相同的，剩余23比特可以任意变化，因此共有2的23次方个（左边第1个字节的最低为比特取值为1，表示该MAC地址是多播MAC地址）

IP多播地址和多播MAC地址映射关系

为了映射一个IP多播地址到MAC层的多播地址，IP多播地址的底23位可以直接映射为MAC层多播地址的底23位。因为IP多播地址的前4位是固定的，另外还有比邻的5位不需要映射到MAC层多播地址
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举例
只需将多播MAC地址坐起前25比特固定不变，将IP多播地址的低23比特映射到或者说作为MAC多播地址的低23位，这样就可以得出IP多播地址相应的多播MAC地址