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IP組播和組播協議

     在Internet上,多媒體業務諸如:流媒體,視訊會議和視訊點播等,正在成為資訊傳送的重要組成部分。點對點傳輸的單播方式不能適應這一類業務傳輸特 性--單點發送多點接收,因為伺服器必須為每一個接收者提供一個相同內容的IP報文拷貝,同時網路上也重複地傳輸相同內容的報文,佔用了大量資源。如圖 1.1所示。雖然IP廣播允許一個主機把一個IP報文傳送給同一個網路的所有主機,但是由於不是所有的主機都需要這些報文,因而浪費了網路資源。在這種情 況下組播(multicast)應運而生,它的出現解決了一個主機向特定的多個接收者傳送訊息的方法。1989年,IETF通過RFC1112,定義了 Internet上的組播方式。

1. IP組播

     IP組播是指一個IP報文向一個“主機組”的傳送,這個包含零個或多個主機的主機組由一個單獨的IP地址標識。主機組地址也稱為“組播地址”,或者D類地址。除了目的地址部分,組播報文與普通報文沒有區別,網路盡力傳送組播報文但是並不保證一定送達。


     主機組的成員可以動態變化,主機有權選擇加入或者退出某個主機組。主機可以加入多個主機組,也可以向自己沒有加入的主機組傳送資料。主機組有兩種:永久組 和臨時組。永久組的IP地址是周知的,由Internet管理機構分配,是保留地址。臨時組的地址則使用除永久組地址外的非保留D類地址。


     IP組播分組在網際網路上的轉發由支援組播的路由器來處理。主機發出的IP組播分組在本子網內被所有主機組成員接收,同時與該子網直接相連的組播路由器會把 組播報文轉發到所有包含該主機組成員的網路上。組播報文傳遞的範圍由報文的生存期值(TTL, Time-to-Live)決定,如果TTL值等於或者小於設定的路由器埠TTL門限值(TTL Threshold),路由器將不再轉發該報文。


2. 組播地址

     IP組播地址,或稱為主機組地址,由D類IP地址標記。D類IP地址的最高四位為“1110”,起範圍從224.0.0.0到 239.255.255.255。如前所述,部分D類地址被保留,用作永久組的地址,這段地址從224.0.0.0-224.0.0.255。比較重要的 地址有:


     224.0.0.1 - 網段中所有支援組播的主機
     224.0.0.2 - 網段中所有支援組播的路由器
     224.0.0.4 - 網段中所有的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
     224.0.0.9 - 所有RIPv2路由器
     224.0.0.13 -所有PIM路由器


    臨時主機組的組播地址由網路管理員選擇,他需要保證這個地址在一定的範圍內沒有其他的主機組在使用這個組播地址。


     第2層的組播地址(組播MAC地址)可以從IP組播地址中衍生。計算方法是把IP地址的最後23位拷貝到MAC地址的最後23位,然後把這23位前面的那 一位置為0。MAC地址的前24位必須為0x01-00-5E。例如:組播IP地址224.0.1.128,16進製表示為0xE0-00-01-10, 最低的23位為0x00-01-10,計算得出的MAC地址為:0x01-00-5E-00-01-10。