互联网组播综述

IP组播概述
1.通过单播/广播/组播实现点到多点的传输；区别在于单播同一时刻
只能向一个点传输，而广播可以同时向同一网段多点传输，容易形成信息泛滥，组播（基于UDP协议）将在同一时刻对指定接受者发送，可以跨网段并有效提高链路利用率
2.IANA将D类地址空闲分配给IPV4组播使用，范围：
224.0.0.0~239.255.255.255
本地管理组播地址：239.0.0.0~239.255.255.255;组播MAC地址：01-00-5e-xx-xx-xx
3.组播组管理协议运行于主机和路由器之间的协议，为IGMP（因特
网组播管理协议）
4.组播分发树为组播数据的转发路径，模型分为：（SPT 也称为“源
树”）最短路径树模型，（RPT）共享树，组播转发机制以逆向路径转发，以判断报文是否从树根以最短路径发送而来（组播转发的时候关心报文从哪里来）
5.组播路由可分为：域内组播和域间组播路由协议
6.组播协议体系：PIM（组播路由协议），
MSDP（域间组播路由协议），IGMP（组播管理协议）
7.组播模型：根据接受者对组播源处理方式的不同,可分为：ASM（任
意信源组播），SSM（指定信源组播），区别在于SSM的接收者已提前知道了组播源的具体位置。

Internet组播随着internet的飞速发展，利用internet进行协作开发的项目越来越多。

对某些应用而言，如分布式数据库开发，一个开发工作组有很多人需在不同的地点协作并经常交换情况。

在组的规模比较小的情况下，只需点对点交换信息即可；如果组的规模比较大，点对点交换信息不管对网络还是对信息发送者，都是一种负担，代价昂贵。

有时虽可用广播的方式进行处理，但如果在一个上百万节点的网络上向数千台主机进行广播是很低效的甚至是不大可能的。

一则绝大部分机器对此不感兴趣，造成信息垃圾；更糟糕的是，部分主机虽需要此信息但可能被误认为对此信息不感兴趣而收不到此项信息。

因此，我们需要一种办法让本身规模较大而相对互连网又较小的工作组能相互方便、快捷地传递信息。

为此，我们引进了IP组播的概念。

1．硬件组播的含义1．1 含义硬件组播（multicasting）是一种多点投递的形式，它使用硬件技术，通过使用大量组播地址来通信。

当某一组机器需要通信时，选择一个组播地址，并配置好相应的网络接口硬件，识别组播地址，从而收到该组播地址上分组的拷贝。

1．2 组播与广播、单播广播（broadcasting）是多点投递的最普遍的形式，它向每一个目的站投递一个分组的拷贝。

它可以通过多个单次分组的投递完成，也可以通过单独的连接传递分组的拷贝，直到每个接收方均收到一个拷贝为止。

在多数网络中，用户是通过把分组分送给一个特殊保留的地址即广播地址（broadcast address）来进行广播投递，它的主要缺点是会耗费大量的主机资源和网络资源。

单播（unicasting）是指只有一个目的地的数据报传递。

从投递目的地的数量而言，单播和广播均可看作是组播的一个子集。

单播可以看作仅包括一台机器群组的组播；广播可以看作包含了所有机器群组的组播。

但从数据报的投递方式而言，单播、广播和组播还是有较大的区别。

2．IP组播的基本概念2．1 含义IP组播（IP multicasting）是对硬件组播的抽象，是对标准IP网络层协议的扩展。

组播⼀、组播概述：（基于UDP）在IP⽹络中，节点之间的通信通常采⽤点到点的⽅式。

点到多点的传输：使⽤⼴播：占⽤不必要的带宽，不需要的⼈，也会接收到。

数据源发送⼀份数据包链路上传输⼀份数据包所有主机都会接收数据包使⽤单播：需要向每⼀个接收者单独发送⼀份数据，当接收者数量增加时，发送源复制的⼯作负荷会⽐例增加，当接收者数据巨⼤时，⼀些接收者接收数据的延时⼤⼤增加，对延时敏感的应⽤如多媒体会议、视频监控。

数据源发送多份数据包链路上传输多份数据包只有数据接收者才会收到数据包使⽤组播：数据源发送⼀份数据包链路上传输⼀份数据包只有数据接收者才会收到数据包组播优缺点：只要是组播都是⽤UDP优点：增强效率，控制⽹路流量，减少服务器和CPU的负载优化性能，消除流量冗余分布式应⽤，使多点传输成为可能缺点：尽最⼤努⼒交付（UDP），不会重传⽆拥塞控制（qos），⽆法保证优先传输数据包重复数据包的⽆需交付组播典型应⽤：多媒体会议、IP视频监控，QQ共享⽩板等多对⼀。

组⽹技术需求：组播地址：224.0.0.0-- 239.255.255.255（没有什么⼴播地址和⽹络地址）本地协议预留组播地址：224.0.0.0--224.0.1.255（保留给某些协议具体使⽤）仅供本地⽹段上的⽹络协议使⽤。

本地管理组地址：（私⽹）239.0.0.0--239.255.255.255⽤户组播地址：（公⽹）224.0.2.0--238.255.255.255组播MAC地址：以太⽹：01-00-5e-xx-xx-xx组播IP地址到组播MAC地址的映射：组播中：32个IP地址对应⼀个MAC组播MAC地址，第⼀个字节的最后⼀位为1。

单播MAC地址，第⼀个字节的最后⼀位为0。

⼆、组播组管理协议：（1）IGMP简介：是运⾏在主机和路由设备之间的协议→ 主机通过组播组管理协议加⼊或离开某些组播组→ 路由设备通过组播组管理协议管理和维护本地的组播组信息常⽤的组播组管理协议为IGMP（管理和维护本地组的信息）加⼊、查询、离开离开时，得表⽰⾃⼰是不是最后⼀个⼈，如果是最后⼀个⼈，路由设备得删除组播组信息（2）、组播分发树模型（路由器和路由器之间）是组播数据的转发路径根据树根位置的不同，组播分发树模型分为：→ 最短路径树模型：源到每⼀个接收者的最短路径（⽐较耗资源）→ 共享树模型：源到每⼀个接收者的路径不⼀定是最短的（3）.组播转发机制：组播转发机制和单播转发机制不同：→ 单播转发关⼼报⽂到哪⾥去（只关⼼报⽂的⽬的地址）→ 组播转发关⼼报⽂从哪⾥来组播转发机制-----当收到两个数据包，会通过单播路由表查询到组播源最短的路径，从⽽确认收哪个数据包，不收哪个数据包，所有没有单播路由表，就不可能有组播转发表。

网络IP的多播和组播技术在计算机网络中，多播和组播是一种非常重要的通信技术。

与广播（广播是将一个消息发送给一个网络中的所有主机）不同，多播和组播技术可以将消息同时发送给一个预定义的组，这样可以实现高效的通信和资源共享。

本文将介绍网络IP的多播和组播技术，并探讨其应用领域和优势。

一、多播和组播的基本概念和原理1.1 多播多播是指将数据报通过互联网的一组特定目的地传送到多个接收器的网络数据传输方式。

多播使用单一的传输链路来传输数据报，并且只有具有兴趣的接收器才会接收到这些数据报。

多播可以降低网络流量，提高带宽利用效率。

多播的数据包是使用多播地址发送的，多播地址是一个特殊的IP地址，范围从224.0.0.0到239.255.255.255。

多播地址中的数字是组的标识符，组成员将自动根据组的订阅选择性地接收数据包。

1.2 组播组播是多播的一种应用方式，它基于多播技术，在网络中传输组播数据包。

组播的目标地址是一个预定义的组播地址，只有加入这个组的主机才能接收到组播数据。

组播技术在现实世界中有很多应用，比如视频会议、在线教育、多媒体流媒体等。

组播可以大大简化网络管理和减少带宽占用，特别是在广域网中传输大规模的实时数据。

二、多播和组播的应用领域2.1 视频会议多播和组播技术在视频会议中应用广泛。

传统的视频会议需要将每个参会者的视频和音频数据分别发送给每个参会者，这样会占用大量的带宽和处理资源。

而使用多播和组播技术，视频和音频数据只需发送一次，然后被多个参会者接收，大大减少了网络流量，并提高了参会者的观看体验。

2.2 流媒体流媒体是一种通过网络传输音频和视频数据的技术。

通过使用多播和组播技术，可以实现高效的流媒体传输。

多播和组播使得多个用户可以同时观看同一事件的实时视频，为大型体育赛事、音乐会和直播活动等提供了良好的用户体验。

2.3 内容分发网络（CDN）内容分发网络是一种在全球范围内分布式存储和分发内容的网络架构。