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IP组播地址

IP组播地址组播协议的地址在IP协议中属于D类地址。

D类地址是从224.0.0.0到239.255.255.255之间的IP地址其中224.0.0.0到224.0.0.255是被保留的地址。

组播协议的地址范围类似于一般的单播地址,被划分为两个大的地址范围,239.0.0.0—239.255.255.255是私有地址,供各个内部网在内部使用,这个地址的组播不能上公网,类似于单播协议使用的192.168.X.X和10.X.X.X。

224.0.1.0—238.255.255.255是公用的组播地址,可以用于Internet上。

下面是一些常见的有特殊用途的IP组播地址224.0.0.0 - Base address224.0.0.1 -网段中所有支持多播的主机224.0.0.2 -网段中所有支持多播的路由器224.0.0.4 -网段中所有的DVMRP路由器224.0.0.5 -所有的OSPF路由器224.0.0.6 -所有的OSPF指派路由器224.0.0.7 -所有的ST路由器224.0.0.8 -所有的ST主机224.0.0.9 -所有RIPv2路由器224.0.0.10 -网段中所有支的路由器224.0.0.11 - Mobile-Agents224.0.0.12 - DHCP server / relay agent服务专用地址224.0.0.13 -所有的PIM路由器224.0.0.22 -所有的IGMP路由器224.0.0.251 -所有的支持组播的DNS服务器224.0.0.9 RIPv2支持组播更新。

224.0.0.22 IGMPv2使用此地址,这个协议的本意是减少广播,让组员以组播形式通信。

224.0.0.5 224.0.0.6这两个是ospf协议使用的组播地址。

在broadcast network不论是DR,BDR,DRother,大家发送hello packet的时候目标地址都是AllSPFRouter(224.0.0.5);DRother向DR,BDR发送DD,LSA request或者LSA UPdate时目标地址是AllDRouter(224.0.0.6);DR,BDR向DRother发送DD,LSA Request或者LSA Update 时目标地址是AllSPFRouter(224.0.0.5);retransmit的LSA都是unicast,LSA ACK要看是explicit ack(unicast)还是implicit ack(multicast 224.0.0.6);组播IP地址与以太网二层MAC地址的映射:IP组播地址用于标识一个IP组播组。

IANA把D类地址空间分配给IP组播,范围从224.0.0.0到239.255.255.255,IP组播地址前四位均为1110。

从224.0.0.0至224.0.0.255被IANA保留为网络协议使用。

例如:244.0.0.1 全主机组244.0.0.2 全多播路由器组244.0.0.3 全DVMRP路由器组244.0.0.5 全OSPF路由器组。

在这一范围的多播包不会被转发出本地网络,也不会考虑多播包的TTL值。

地址从239.0.0.0至239.255.255.255作为管理范围地址,保留为私有内部域使用。

如下图所示,以太网和FDDI的MAC地址01:00:5E:00:00:00到01:00:5E:7F:FF:FF用于将三层IP组播地址映射为二层地址,即IP组播地址中的低23位放入IEEE MAC地址的低23位。

IP组播地址有28位地址空间,但只有23位被映射到IEEE MAC地址,这样会有32个IP 组播地址映射到同一MAC地址上。

组播的应用和实现一、引言1.1 、问题的引出近年来,随着网络技术的发展,使得各种单一媒体相继成为网络传输中的数据,进而各种媒体的融合使得网络多媒体运用层出不穷。

目前,在 Internet 上产生了许多新的应用,其中不少是高带宽的多媒体应用,譬如网络视频会议 ( 可视化 IP 电话会议系统 ) 、网络音频 / 视频广播、多媒体远程教育、远程会诊,而传统网络最初是为数据传输而设计的,是典型的点点通信模式,是为保证数据可靠传输而设计的,所用的传输协议多为点到点的协议。

其所具有的特点将增加网络发送负载,带来网络延时。

这就带来了带宽的急剧消耗和网络拥挤问题。

为了缓解网络瓶颈,人们提出各种方案:增加互连带宽,改变网络流量结构, IP 组播技术等等,其中, IP 组播技术有其独特的优越性——在组播网络中,即使用户数量成倍增长,主干带宽不需要随之增加。

组播技术可形象的描述如下:假设一个企业分布于各地的子公司(两个以上)之间需要通过 Internet 进行实时的交换信息 ( 数据,声音,图像 ) ,他们的计算机可能不属于同一物理网络,甚至不属于同一自治系统,这种通信的特点是“多点”式的。

子公司发出的数据希望其他子公司都能收到,而总部发出的指示全体子公司都应收到。

这种多点通信方式为组内广播,即组播技术,也称多播技术,多目网关技术。

1.2 、 TCP/IP 传送方式组播技术是 TCP/IP 传送方式的一种。

在我们讨论组播技术之前先来看看TCP/IP 传送方式。

TCP/IP 传送方式有三种:单播,广播,组播。

单播( Unicast )传输:在发送者和每一接收者之间需要单独的数据信道。

如果一台主机同时给很少量的接收者传输数据,一般没有什么问题。

但如果有大量主机希望获得数据包的同一份拷贝时却很难实现。

这将导致发送者负担沉重、延迟长、网络拥塞;为保证一定的服务质量需增加硬件和带宽。

组播( Multicast )传输:它提高了数据传送效率。

减少了主干网出现拥塞的可能性。

组播组中的主机可以是在同一个物理网络,也可以来自不同的物理网络(如果有组播路由器的支持)。

广播( Broadcast )传输:是指在 IP 子网内广播数据包,所有在子网内部的主机都将收到这些数据包。

广播意味着网络向子网主机都投递一份数据包,不论这些主机是否乐于接收该数据包。

然而广播的使用范围非常小,只在本地子网内有效,因为路由器会封锁广播通信。

广播传输增加非接收者的开销。

二、组播技术2.1 、组播技术的原理组播是一种允许一个或多个发送者(组播源)发送单一的数据包到多个接收者(一次的,同时的)的网络技术。

组播源把数据包发送到特定组播组,而只有属于该组播组的地址才能接收到数据包。

组播可以大大的节省网络带宽,因为无论有多少个目标地址,在整个网络的任何一条链路上只传送单一的数据包。

它提高了数据传送效率。

减少了主干网出现拥塞的可能性。

组播组中的主机可以是在同一个物理网络,也可以来自不同的物理网络(如果有组播路由器的支持)。

其网络模型如下图所示:2.2 、实现组播技术的前提条件实现 IP 组播传输,则组播源和接收者以及两者之间的下层网络都必须支持组播。

这包括以下几方面:* 主机的 TCP/IP 实现支持发送和接收 IP 组播;* 主机的网络接口支持组播;* 有一套用于加入、离开、查询的组管理协议,即 IGMP ( v1,v2 );* 有一套 IP 地址分配策略,并能将第三层 IP 组播地址映射到第二层 MAC 地址;* 支持 IP 组播的应用软件;* 所有介于组播源和接收者之间的路由器、集线器、交换机、 TCP/IP 栈、防火墙均需支持组播;2.3 、组播地址在组播通信中,我们需要两种地址:一个 IP 组播地址和一个 Ethernet 组播地址。

其中, IP 组播地址标识一个组播组。

由于所有 IP 数据包都封装在Ethernet 帧中,所以还需要一个组播 Ethernet 地址。

为使组播正常工作,主机应能同时接收单播和组播数据,这意味着主机需要多个 IP 和 Ethernet 地址。

IP 地址方案专门为组播划出一个地址范围,在 IPv4 中为 D 类地址,范围是224.0.0.0 到 239.255.255.255 ,并将 D 类地址划分为局部链接组播地址、预留组播地址、管理权限组播地址。

局部链接地址: 224.0.0.0 ~ 224.0.0.255 ,用于局域网,路由器不转发属于此范围的 IP 包;预留组播地址: 224.0.1.0 ~ 238.255.255.255 ,用于全球范围或网络协议;管理权限地址: 239.0.0.0 ~ 239.255.255.255 ,组织内部使用,用于限制组播范围;D 类地址的最后 28 比特没有结构化,即没有网络 ID 和主机 ID 之分。

响应某一个 IP 多播地址的主机构成一个主机组,主机组可跨越多个网络。

主机组的成员数是动态的,主机可以通过 IGMP 协议加入或离开某个主机组。

IP 多播地址影射到以太网地址的方法见下图。

因为 IP 多播地址的高 5 位未影射,因此,影射的以太网地址不是唯一的,共有 32 个 IP 多播地址影射到一个以太网地址。

2.4 、组播协议:组播协议主要包括组管理协议( IGMP )和组播路由协议(密集模式协议(如DVMRP , PIM-DM )、稀疏模式协议(如 PIM-SM , CBT )和链路状态协议( MOSPF ))* 组管理协议 IGMP主机使用 IGMP 通知子网组播路由器,希望加入组播组;路由器使用 IGMP 查询本地子网中是否有属于某个组播组的主机。

* 加入组播组当某个主机加入某一个组播组时,它通过“成员资格报告”消息通知它所在的 IP 子网的组播路由器,同时将自己的 IP 模块做相应的准备,以便开始接收来自该组播组传来的数据。

如果这台主机是它所在的 IP 子网中第一台加入该组播组的主机,通过路由信息的交换,组播路由器加入组播分布树。

* 退出组播组在 IGMP v1 中,当主机离开某一个组播组时,它将自行退出。

组播路由器定时 ( 如 120 秒 ) 使用“成员资格查询” 消息向 IP 子网中的所有主机的组地址( 224.0.0.1 )查询,如果某一组播组在 IP 子网中已经没有任何成员,那么组播路由器在确认这一事件后,将不再在子网中转发该组播组的数据。

与此同时,通过路由信息交换,从特定的组播组分布树中删除相应的组播路由器。

这种不通知任何人而悄悄离开的方法,使得组播路由器知道 IP 子网中已经没有任何成员的事件延时了一段时间,所以在 IGMP v2.0 中,当每一个主机离开某一个组播组时,需要通知子网组播路由器,组播路由器立即向 IP 子网中的所有组播组询问,从而减少了系统处理停止组播的延时。

* 组播路由协议要想在一个实际网络中实现组播数据包的转发,必须在各个互连设备上运行可互操作的组播路由协议。

组播路由协议可分为三类:密集模式协议(如 DVMRP ,PIM-DM )、稀疏模式协议(如 PIM-SM , CBT )和链路状态协议( MOSPF ),下面分别介绍各个协议的工作原理。

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