第7章 广播与多播

第七章广播与多播第七章广播与多播7.1广播7.1.1物理层的广播7.1.2IP协议的广播7.1.3IP广播的过程和问题7.2多播7.2.1物理层的多播7.2.2IP协议的多播7.3IGMP7.3.1IGMP数据包格式7.3.2IGMP协议的工作机制7.3.3IGMP协议的实现7.1广播广播：在网络传输中，向所有连通的节点发送消息称为广播。能代表网络中的所有主机的地址称为广播地址。7.1.1物理层的广播广播是指由广播帧构成的数据流量，这些广播帧以广播地址（MAC地址的每一位都为“1”）为目的地址，告之网络中所有的计算机接收此帧并处理它。到现在以太网的网卡可以接收的两种数据帧：目的地址是本网卡物理地址的数据帧目的地址是广播地址的数据帧7.1.2IP协议的广播255.255.255.255：本地网络的广播网络号+主机号全为1：指定网络的广播MAC为FF:FF:FF:FF:FF:FF（48位，字节:间隔）7.1.2IP广播的过程和问题路由器对广播数据包的处理：转发：其他网络的广播不转发：本地网络的广播广播数据包的特点：广播地址只能作为目的地址广播中，接收方是被动的，必须接收广播数据包并进行处理，尽管最后可能将其丢弃。7.2多播（或称为组播）在因特网上向多个目的站发送同样的数据报可以有两种方法：一种方法是采用单播，即一次向一个目的站发送数据报，这样的发送共进行多次。另一种方法是采用多播。与广播技术不同的是，接收方可以选择是否加入到这个范围，也称组播，图7-29表示多播的特点。能够运行多播协议的路由器称为多播路由器7.2多播7.2多播IP多播具有以下的一些特点：多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址可以跨网络永久组地址动态的组成员使用硬件进行多播7.2多播7.2.1物理层的多播在以太网地址中，最高字节的最低位为1的地址都是多播地址，如：01-00-00-00-00-0043:24:D4:54:37:0143D=(01000011)B广播地址是特例：FF(11111111):FF:FF:FF:FF:FF7.2.2IP协议的多播D类地址专门用于多播通信(224.0.0.0~239.255.255.255)一个网卡在绑定了一个多播IP地址之后，必定还要绑定一个多播MAC地址网卡初始只收本卡和广播，但可设置特定的多播。7.2.2IP协议的多播MAC地址中专门切出一片范围，且用01指明。由于多播IP的最高5位在映射过程中被忽略，因此每个MAC多播地址对应的多播组是不唯一的，25=32个多播IP组号被映射一个MAC地址。例如IP多播地址224：128：64：32和224：0：64：32都映射为同一个MAC地址01：00：5E：00：40：20为什么要如此设计？01，5位7.3.1IGMP数据包格式IGMP的作用在于，让其他所有需要知道自己处于哪个多播组的主机和路由器知道自己的状态。一般多播路由器根本不需要知道某一个多播组里面有多少个主机，而只要知道自己的子网内有没有处于某个多播组的主机就可以了。只要某一个多播组还有一台主机，多播路由器就会把数据传输出去，接收方通过网卡来过滤。多播路由器需要定时IGMP查询，主机回复自己状态（TTL一般是1，仅限子网）7.3.1IGMP数据包格式长度固定：8个字节封装在IP数据包中进行传输，上层协议2表示IGMP数据包格式如下：类似ARP。类型1多播路由器查询，IP为0；类型2主机报告，IP为组地址版本类型未使用校验和IP多播地址7.3.2IGMP协议的工作机制因特网组管理协议IGMP是在多播环境下使用的协议，它位于网际层。IGMP可分为两个阶段。第一阶段：当某个主机加入新的多播组时，该主机应向多播组的多播地址发送一个IGMP报文，声明自己要成为该组的成员，本地网络所有参与多播的主机和路由器接收。第二阶段：因为组成员关系是动态的，因此本地多播路由器要周期性地探询本地局域网上的主机，以便知道这些主机是否还继续是组的成员。7.3.3IGMP协议的实现1、加入一个多播组进程以一某种方式在给定的接口上加入某个多播组，进程也能离开原来加入的多播组。一个进程可以在多个接口上加入同一多播组。主机通过组地址和接口来标识一个多播组。2、IGMP报告与查询当第一个进程加入组，发送报告。进程离开一个组时，主机不发送报告。多播路由器定时发送查询7.3.3IGMP协议的实现当多播数据报在传输的过程中，若遇到有不运行多播软件的路由器或网络，那么就要采用隧道技术。图7-31是对隧道技术的说明。7.3.3IGMP协议的实现PING的实验PING子网的某一主机：返回的是一台主机的结果PING一个广播：返回一些随机结果PING一个多播（不知网络内有多少个多播地址，只好用个特殊的多播地址。224.0.0.2-该子网内所有具备多播能力的路由器）:返回一个网关的地址（不是224.0.0.2）