单播、广播、组播
随着Internet 的不断发展，数据、语音和视频信息等多种交互业务与日俱增，另外新兴的电子商务、网上会议、网上拍卖、视频点播、远程教学等对带宽和实时数据交互要求较高的服务逐渐兴起，这些服务对信息安全性、可计费性、网络带宽提出了更高的要求。
在网络中，存在着三种发送报文的方式：单播、广播、组播。下面我们对这三种传输方式的数据交互过程分别进行介绍和对比。
1.1.1 单播方式的信息传输过程
采用单播（Unicast）方式时，系统为每个需求该信息的用户单独建立一条数据传送通路，并为该用户发送一份独立的拷贝信息，如图1-1：
假设用户B、D 和E 需要该信息，则信息源Server 必须分别和用户B、D、E 的设备建立传输通道。由于网络中传输的信息量和要求接收该信息的用户量成正比，因此当用户数量很庞大时，服务器就必须要将多份内容相同的信息发送给用户。因此，带宽将成为信息传输中的瓶颈。
从单播信息的传播过程可以看出，单播的信息传输方式不利于信息规模化发送。
1.1.2 广播方式的信息传输过程
如果采用广播（Broadcast）方式，系统把信息传送给网络中的所有用户，不管他们是否需要，任何用户都会接收到广播来的信息，如图1-2：
假设用户B、D 和E需求该信息，则信息源Server 通过路由器广播该信息，网络其他用户A 和C 也同样接收到该信息，信息安全性和有偿服务得不到保障。
从广播信息的传播过程可以看出，广播的保密性和有偿性比较差。并且当同一网络中需求该信息的用户量很小时，网络资源利用率将非常低，带宽浪费严重。因此，广播不利于对特定用户进行数据交互，并且还严重的占用带宽。
1.1.3 组播方式传输信息
综上所述，单播方式适合用户较少的网络，而广播方式适合用户稠密的网络，当网络中需求某信息的用户量不确定时，单播和广播方式效率很低。
IP组播技术的出现及时解决了这个问题。当网络中的某些用户需要特定信息时，组播信息发送者（即组播源）仅发送一次信息，借助组播路由协议为组播数据包建立组播分发树，被传递的信息在距离用户端尽可能近的节点才开始复制和分发，如图1-3。
假设用户B、D 和E 需求该信息，为了将信息顺利地传输给真正需要该信息的用户，需要将用户B、D、E 组成一个接收者集合，由网络中各路由器根据该集合中各接收者的分布情况进行信息转发和复制，最后准确地传输给实际需要的接收者B、D 和E。
相比单播来说，组播的优点在于：
不论接收者有多少，相同的组播数据流在每一条链路上最多仅有一份。
使用组播方式传递信息，用户数量的增加不会显著增加网络的负载。
相比广播来说，组播的优点在于：
组播数据流仅会发送到要求数据的接收者。
不会造成网络资源的浪费，合理的利用带宽。
1.1.5 组播的优点和应用
1. 组播的优点
组播的优势在于：
提高效率：降低网络流量，减轻服务器和CPU 负荷。
优化性能：减少冗余流量。
分布式应用：使多点应用成为可能。
2. 组播的应用
组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题，实现了IP 网络中点到多点的高效数据传送，能够节约大量网络带宽、降低网络负载。
组播功能主要有以下的应用：
多媒体、流媒体的应用，如：网络电视、网络电台、实时视/音频会议。
培训、联合作业场合的通信，如：远程教育。
数据仓库、金融应用（股票）等。
任何“点到多点”的数据发布应用。
1.2 组播模型分类
根据对组播源处理方式的不同，组播模型有下列三种：
ASM（Any-Source Multicast，任意信源组播）
SFM（Source-Filtered Multicast，信源过滤组播）
SSM（Source-Specific Multicast，指定信源组播）
1. ASM 模型
简单地说，ASM 模型就是任意源组播模型。在ASM 模型中，任意一个发送者都可以成为组播源，向某组播组地址发送信息。众多接收者通过加入由该组播组地址标识的组播组以获得发往该组播组的组播信息。在ASM 模型中，接收者无法预先知道组播源的位置，但可以在任意时间加入或离开该组播组。
2. SFM 模型
SFM 模型继承了ASM 模型，从发送者角度来看，两者的组播组成员关系完全相同。同时，SFM模型在功能上对ASM 模型进行了扩展。在SFM 模型中，上层软件对收到的组播报文的源地址进行检查，允许或禁止来自某些组播源的报文通过。因此，接收者只能收到来自部分组播源的组播数据。从接收者的角度来看，只有部分组播源是有效的，组播源被经过了筛选。
3. SSM 模型
在现实生活中，用户可能只对某些组播源发送的组播信息感兴趣，而不愿接收其它源发送的信息。SSM 模型为用户提供了一种能够在客户端指定组播源的传输服务。SSM 模型与ASM 模型的根本区别在于：SSM 模型中的接收者已经通过其他手段预先知道了组播源的具体位置。SSM模型使用与ASM/SFM模型不同的组播地址范围，直接在接收者和其指定的组播源之间建立专用的组播转发路径。
1.3 组播的框架结构
IP 组播技术比较复杂，其根本用途是以组播方式将信息从组播源传输到接收者手中，同时满足接收者对信息的各种需求。对于IP 组播，需要关注的是：
网络中有哪些接收者？即主机注册。
这些接收者需要从哪个组播源接收信息？即组播源发现技术。
组播源将组播信息传输到哪里？即组播寻址机制。
组播信息如何传输？即组播路由。
IP 组播属于一种端到端服务，按照协议层从下往上划分，组播机制包括以下四个部分：
寻址机制：借助组播地址，实现信息从组播源发送到一组接收者。
主机注册：使用组播成员注册机制实现接收主机动态加入和离开组播组。
组播路由：使用组播路由构建报文分发树，从组播源传输报文到接收者。
组播应用：组播源必须支持视频会议等组播应用软件，TCP/IP 协议栈必须支持组播信息的发送和接收。
1.3.1 组播地址
由于信息的接收者是一个组播组内的多个主机，因此需要面对信息源该将信息发往何处、目的地址如何选取的问题。
这些问题简而言之就是组播寻址。为了让信息源和组播组成员进行通讯，需要提供网络层组播地址，即IP 组播地址。同时必须存在一种技术将IP 组播地址映射为链路层MAC 组播地址。下面分别介绍这两种组播地址。
1. IP 组播地址
根据IANA（Internet Assigned Numbers Authority，因特网编号授权委员会）规定，IP 地址分为五类，即A 类、B 类、C 类、D 类和E 类。
单播报文按照网络规模大小分别使用A、B、C 三类IP 地址。
组播报文的目的地址使用D 类IP 地址，D 类地址不能出现在IP 报文的源IP地址字段。
E 类地址保留在今后使用。
在单播数据传输过程中，一个数据包传输的路径是从源地址路由到目的地址，利用“逐跳”（hop-by-hop）
