Multicast-Class-IPV6多播技术讲解-Nieson课件

多播技术课堂学号：42014-3-20多播技术概述7.1单播、多播和广播7.2硬件广播7.3多播的硬件起源7.4以太网多播7.5多播和广播的区别7.6多播的应用7.7多播的概念性组成部分7.8IP多播地址7.9IP多播分组在网络上的传送7.10IPV6多播单播vs广播vs多播（1）单播(unicast)“一对一”通信源主机为每一个接收者都发一份拷贝，是最常用最广泛的通信方式广播(broadcast)“一对多泛滥”通信广播包被发往网络上的所有主机(包括不感兴趣的主机)，这样会产生大量无用的数据报拷贝多播(multicast)“一对多按需”介于广播单播之间源主机将同样的数据报发给有需求的多个接受者但又不是网络中全部的主机单播vs广播vs多播（2）7.1单播、多播和广播○S◎○D1D2D3○S◎○○D1D2D3○S◎○○D1D2D3(a)用单播实现多播(b)用多播实现多播(c)用广播实现多播○○RRRIP多播功能的实现需要满足三个基本要求⑴需要有唯一一个标识多播组的机制。IP网络中通过多播编址技术来实现。⑵需要有多播组成员加入或退出多播组的机制。IGMP用来实现对多播组成员的管理。⑶在IP网络上高效传送多播分组到各个组成员的多播路由器协议。多播的使用场合多媒体会议数据分发实时数据多播游戏和仿真多播的优势带宽占用服务器负载网络负载多播的缺点不可靠的数据包传送(UDP)数据包复制对结点设备要求高网络拥塞安全性多播的现状处于理论研究阶段欠缺统一标准现有标准也不完善现有网络设备大多不支持多播在Internet中没有规模使用7.2硬件广播以太网的总线技术采用广播传递。在由交换机和点到点连接的网络中，软件必须具有广播的能力，即通过各个独立的连接转发分组的副本，直到所有交换机都收到一份副本为止。48比特全1的以太网硬件地址表示广播地址。网卡可以识别本机硬件地址和广播地址。广播的主要缺点是对资源的消耗。除了使用网络带宽外，每个广播都会让网络上的所有计算机耗费网络资源。7.3多播的硬件起源多播与广播方式不同，多播方式允许每个节点自己选择是否参与到某个特定的多播组中。在配置好识别多播地址的网络接口硬件后，该组的所有计算机都会收到传送给这个多播组的任何多播分组的副本。7.4以太网多播以太网具有硬件多播能力。以太网有一半的地址都是为多播而保留的。多播地址使用最高字节的最低比特来区分单播地址（为0时）和多播地址（为1时）。多播地址可以表示为：01-00-00-00-00-00。使用网卡驱动程序软件可以对该网卡进行重新配置，使它还能够识别一个或多个多播地址。7.5多播和广播的区别协议栈对帧的过滤过程IP传递UDP网卡网卡驱动程序传递传递传递以太网丢弃丢弃丢弃丢弃多播的出现减少了对应用不感兴趣的主机的处理负担。使用多播，主机可以加入一个或多个多播组。这样，网卡将获悉该主机属于哪个多播组，然后仅接收主机所在多播组的那些多播帧。多播技术能够有效降低对网络带宽的使用使用广播会增加对广播数据不感兴趣主机的处理负担。如果网络内有50个主机，但仅有20个参与UDP广播，每次向这个网络发送广播数据报时，其余30个主机不得不处理这些广播数据报。一直到UDP层，收到的广播数据报才会被丢弃。这30个主机丢弃广播数据报，是因为这些主机没有使用这个目的端口。多播既不像广播那样产生大量的广播报文，也不像单播那样需要发送者给每一个接收者都传送一次报文。因此多播技术能够有效地降低某些应用的对网络带宽的使用。7.6IP多播的应用IP多播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题。能够大量节约网络带宽，降低网络负载。可以利用网络的多播特性，方便地提供一些新的增值业务。远程学习实时视频会议信息发布：公司向客户发送信息内部资源共享：信息分布在不同地方的分布式数据库中。7.7多播的概念性组成部分互联网多播系统需要有三个概念性组成部分：多播编址方法有效地通知和传递机制有效的网络间转发工具。7.8IP多播地址7.9.1IP多播组地址格式7.9.2IP多播组地址到以太网多播地址的映射7.8IP多播地址多播组是能够接收发往一个特定多播分组的节点集合。多播组具有下列特点：一个多播组可以跨越多个网络。多播组对主机的数量没有限制。主机可随时加入或者离开某个多播组。一台主机可以同时属于多个多播组。非成员主机可向任何多播组发送IP多播分组。IP多播路由器从一个网络到另一个网络，向其目的节点转发IP多播分组。7.8.1IP多播组地址格式每个IP多播组都可以用一个D类IP地址唯一地进行标识每个多播组拥有唯一多播地址(D类地址：224.0.0.0-239.255.255.255)。少数是永久的，其他是临时的；仅能用作目的地址组的数量。228个多播组（2亿5千万）1110多播组号（28比特）多播组地址分配多播地址含义224.0.0.0基地址（保留）224.0.0.1“所有系统”组，包括本地网络中参与多播的主机和路由器224.0.0.2本地网络中的“所有路由器”组224.0.0.3未分配224.0.0.4DVMRP路由器224.0.0.5OSPF路由器224.0.0.6OSPF指定路由器224.0.0.7ST路由器224.0.0.8ST主机224.0.0.9RIP2路由器224.0.0.10IGRP路由器多播组地址分配多播地址含义224.0.0.11移动代理224.0.0.12DHCP服务器/中继代理224.0.0.13所有PIM路由器224.0.0.14RSVP封装224.0.0.15所有CBT路由器224.0.0.16指定的Sbm224.0.0.17所有Sbm224.0.0.18VRRP224.0.0.19~224.0.0.255其它链路本地地址224.0.1.0~238.255.255.255全球作用域的地址，即用户多播地址239.0.0.0~239.255.255.255作用域限制在一个机构内，即本地管理多播地址两种组地址永久组地址：总是可以使用的组地址，无须事先建立组。每个永久组都有一个永久组地址。永久组地址由IANA定义。临时组地址：只有在创建了临时组之后，才可以使用它们。IANA定义的永久地址组INNA定义一些多播组地址为知名地址，也称作永久地址组，但它的组成员却不是永久的。已被分配的约定多播组：

224.0.0.1，“所有系统”组，包括本地网络中参与多播的主机和路由器

224.0.0.2，本地网络中的“所有路由器”组多播地址224.0.0.5，定义为OSPF路由器多播地址224.0.0.9，定义为RIP2路由器内部网关协议OSPF、RIP2IP组播地址的空间划分224.0.0.0~224.0.0.255：IANA预留地址。224.0.0.0保留不分配其它地址供路由协议及拓扑查找和维护协议使用该范围内的地址属于局部范畴，不论TTL多少，都不会被路由器转发。即多播路由器均不转发目的地址为这个范围中的任何一个地址的分组。IP多播地址的空间划分224.0.1.0~238.255.255.255：用户组播地址，全网范围内有效其中233/8为GLOP地址。GLOP是一种自治系统(AutonomousSystem)之间的组播地址分配机制，将AS号直接填入组播地址的中间两个字节中，每个自治系统都可以得到255个组播地址239.0.0.0~239.255.255.255：本地管理组播地址。仅在特定本地范围内有效。7.8.2IP多播组地址到以太网多播地址的映射为了进行多播，在网络硬件层应该有多播设备支持，且需要一种将IP多播地址映射成物理多播地址的方法。多播组地址到以太网地址的转换IANA拥有一个以太网地址块，即高位24bit为00-00-5e（地址范围：00-00-5e-00-00-00~00-00-5e-ff-ff-ff）。IANA将其中的一半分配为多播地址。为了指明一个多播地址，任何一个以太网地址的首字节必须是01，即与IP多播相对应的以太网地址范围是：

01-00-5e-00-00-00~01-00-5e-7f-ff-ffIP多播的物理多播地址映射将D类IP多播地址映射为以太网多播地址的方法：D类IP地址的低23位放到专用的以太网多播地址：“01-00-5E-00-00-00”的低23位，例如：D类IP多播地址224.0.0.1被映射为01-00-5E-00-00-01IP多播地址与物理多播地址的映射48位以太网地址多播地址物理地址D类地址以太网多播地址对应的多播组是不唯一的多播组号中的最高5bit在映射过程中被忽略，32(25)个不同的多播组号被映射为一个以太网地址。例如，多播地址224.128.64.32（e0.80.40.20）和224.0.64.32（e0.00.40.20）都映射为同一以太网地址01-00-5e-00-40-20。设备驱动程序或IP层必须对数据报进行过滤。因为网卡可能接收到主机不想接收的多播数据帧。如果网卡不提供足够的多播数据帧过滤功能，设备驱动程序就必须接收所有多播数据帧，然后对它们进行过滤。单个物理网络的多播较简单。发送方的多播进程使用多播目的地址，设备驱动程序将它转换为相应的以太网多播地址，然后发送出去。接收方的进程将主机想接收的多播数据报通知给IP层，并且设备驱动程序必须能够接收这些多播帧。当一个主机收到多播数据报时，它必须向属于那个多播组的每个进程均传送一个副本。7.9IP多播分组在网络上的传送在多个物理网络的多播当把多播扩展到单个物理网络以外，需要通过路由器转发多播数据时，复杂性就增加了。需要有一个协议让多播路由器了解网络中属于某个多播组的任何一个主机。这个协议就是因特网组管理协议（IGMP）。7.10IPV6多播7.10IPV6多播7.10IPV6多播