广播指在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每一个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。所以在广播方式下，信息会发送到不需要该信息的主机从而浪费带宽资源，甚至引起广播风暴。而且广播的使用范围非常小，只在本地子网内有效，通过路由器和网络设备控制广播传输。

组播

IP组播技术实现了IP网络中点到多点的高效数据传送，能够有效的节约网络带宽、降低网络负载，在实时数据传送、多媒体会议、数据拷贝、游戏和仿真等诸多方面都有广泛的应用。

解决了网络中用户数量不确定的问题；
一份信息，多个接收者；
相同的组播数据流在每一条链路上最多仅有一份。

组播的特点

优点：

增强效率，控制网络流量，减少服务器和CPU负载
优化性能，消除流量冗余
分布式应用，使多点传输成为可能

缺点：

组播应用基于UDP
尽最大努力交付
无拥塞控制
数据包重复
数据包的无序交付

组播技术概述

信息的发送者称为“组播源”，信息接收者称为该信息的“组播组”，支持组播信息传输的所有路由器称为“组播路由器”。一个组播组就是一个IP地址，不表示具体的主机，而是表示一系列系统的集合，主机加入某个组播组即声明自己接收目的为某个IP地址的报文。

发送者不关心接收者所处的位置，只需要将数据发送到约定的目的地址，剩下的工作就交给网络去完成。网络中的路由器设备必须收集接收者的信息，并按照正确的路径实现组播报文的转发和复制。这样做的好处是发送者只产生一份数据，而不用为每个接收者分别复制一份，且发送者不必维护接收者的信息。

二、IP地址

组播IP地址

组播IP地址用于标识一个IP组播组。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地址字段里。其范围是从224.0.0.0到239.255.255.255。如二进制表示，IP 组播地址前四位均为1110。

组播组可以是永久的也可以是临时的。组播组地址中，有一部分由官方分配的，称为永久组播组。永久组播组保持不变的是它的IP地址，组中的成员构成可以发生变化。永久组播组中成员的数量都可以是任意的，甚至可以为零。那些没有保留下来供永久组播组使用的ip组播地址，可以被临时组播组利用。

组播MAC地址

IANA将MAC地址范围01:00:5E:00:00:00~01:00:5E:7F:FF:FF分配给组播使用；

组播MAC地址的高24bit为0x01005e，第25bit为0，即高25bit为固定值。MAC地址的低23bit为组播IP地址的低23bit。由于 IP组播地址的前4bit 是1110，代表组播标识，而后28bit 中只有23bit 被映射到MAC 地址，这样IP 地址中就有5bit 信息丢失，导致的结果是出现了32 个IP 组播地址映射到同一MAC 地址上。

三、组播基本原理

组播分发树

什么是组播分发树？

用来描述IP组播报文在网络中经过的路径。

组播分发树的两个基本类型：

源路径树
共享树

源路径树

以组播源作为树根，将组播源到每一个接收者的最短路径结合起来构成的转发树。每一个组播源与接收者之间建立一棵独立的SPT（shortest path tree）。

共享树

共享树（RPT）以网络上某特定节点为公用根。根据组播路由协议，这个根常被称为汇合点（RP）或核心，因此，共享树也可以称为RTP。对应某个组，网络中只有一棵树。

不同分发树的比较

源路径树（SPT）

路径最优，延时最小，占用内存较多O(S x G).

共享树（RPT）

路径不是最优的，引入额外的延迟，占用内存较少O(G).

组播数据转发

组播路由和单播路由是相反的：

单播路由关心数据报文要到哪里去

组播路由关心数据报文从哪里来

组播路由使用“反向路径转发”机制（RPF,Reverse Path Forwarding）

什么是RPF？

路由器收到组播数据报文后，只有确认这个数据报文是从自身连接到组播源的接口上收到的，才能进行转发，否则丢弃。

组播报文的转发不是基于IP报文的目的地址的，而是用RPF检查决定是否转发和丢弃转入的报文

RPF检查的过程如下：

在单播路由表中查找组播报文源地址的路由：

如果该路由的出接口就是组播报文的入接口，RPF检查成功，该接口被称为RPF接口

否则RPF检查失败，报文丢弃

注意：当数据包来的时候才发生RPF检查，在做RPF检查之前要找到RPF邻居。

对组播包源地址的检查是通过查询单播路由表来实现的。

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了IP组播的原理，下一篇将介绍IP组播协议IGMP协议——> IP组播协议——IGMP协议之IGMPv1_小码农a的博客-CSDN博客

IP组播基础

前言

一、传统方式

单播

广播

组播