第6章 多播和Internet组管理协议
《计算机网络》课程教学大纲
《计算机网络》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：210549课程名称：计算机网络英文名称：Computer Network课程类别：专业课学时：63学分：3适用对象:电子信息工程专业（本科）考核方式：考试先修课程：《C语言程序设计》、《计算机组成原理》二、课程简介本课程主要介绍计算机网络的基本概念和基本原理，以OSI参考模型为基础，全面系统地讲述分层次的网络体系结构，包括数据链路层、介质访问控制、网络层、传输层和应用层。
鉴于TCP/IP是目前被广泛接受的标准，所以兼顾OSI 和TCP/IP两大体系，阐述它们的共性问题。
内容涵盖了局域网、广域网、互联网（以Internet为典型）、ATM和B-ISDN等网络体制，突出通信子网与资源子网的概念，详细讨论用于计算机通信的各类通信交换技术，并尽可能反映较新的进展，同时也重视必要的理论分析，比如路由选择和流量控制等问题。
This course covers the basic concepts and principles of computer communication networks. The network architecture is discussed in detail based on OSI referrence model, including data link layer, medium access control, network layer, transport layer and application layer. Meanwhile, this course takes TCP/IP in consideration owing to wide use of Internet. Therefor, the common issues are presented giving attention to two models of OSI/RM and TCP/IP. The content includes LAN. WAN, Internet, ATM and B-ISDN, giving prominence to communication subnet and resource subnet. It also specifies many kinds of switching techniques, thinking much of theoretic analysis, such as routing and flow control, etc.三、课程性质与教学目的计算机网络是计算机技术和通信技术密切结合而形成的新的技术领域，是当今计算机界公认的主流技术之一，也是迅速发展并在信息社会中得到广泛应用的一门综合性学科。
IGMP协议
IGMP协议协议名称：Internet组管理协议（IGMP）一、引言Internet组管理协议（IGMP）是在多播网络中用于主机和路由器之间进行通信的协议。
本协议旨在支持主机加入和离开多播组，并使路由器能够了解主机的多播组成员资格。
二、范围本协议适用于所有支持多播的网络设备，包括主机和路由器。
三、定义1. 多播组：一组具有相同IP多播地址的主机的集合。
2. 主机：连接到多播网络的设备，可以加入和离开多播组。
3. 路由器：负责在多播网络中传递多播数据包的设备。
四、协议规范1. IGMP消息格式IGMP消息由以下字段组成：- 类型（Type）：指示消息类型的字段。
- 最大响应时间（Max Response Time）：指示主机等待路由器响应的最长时间。
- 校验和（Checksum）：用于检测消息的完整性。
- 组地址（Group Address）：指示加入或离开的多播组的IP地址。
2. 主机加入多播组主机可以通过发送IGMP加入报文来加入一个多播组。
该报文中包含要加入的多播组的IP地址。
路由器收到该报文后，将该主机添加到相应的多播组成员列表中。
3. 主机离开多播组主机可以通过发送IGMP离开报文来离开一个多播组。
该报文中包含要离开的多播组的IP地址。
路由器收到该报文后，将该主机从相应的多播组成员列表中删除。
4. 路由器查询路由器可以通过发送IGMP查询报文来获取与多播组相关的信息。
查询报文中包含查询组地址和查询间隔。
主机收到查询报文后，必须在指定的时间内发送IGMP报文响应。
5. 路由器转发路由器根据收到的IGMP报文，决定是否转发多播数据包。
如果路由器的接口上没有任何主机加入相应的多播组，路由器将不会转发该组的数据包。
6. 路由器维护路由器需要维护多播组成员列表，包括加入和离开多播组的主机。
路由器还需要定期发送IGMP查询报文，以获取最新的多播组成员信息。
五、安全性考虑1. 身份验证：为了防止未经授权的主机加入多播组，可以使用身份验证机制，确保只有合法的主机才能加入多播组。
信息安全工程师考试要点
第一章：1.3.2：1、GB17859-1999标准规定了计算机系统安全保护能力的五个等级，即：用户资助保护级、系统审计保护级、安全标记保护级、结构化保护级、访问验证保护级。
2、目前正在执行的两个分级保护的国家保密标准是BMB17《涉与国家秘密的信息系统分级保护技术要求》和BMB20《涉与国家秘密的信息系统分析保护管理规范》。
3、涉密信息系统安全分级保护根据其涉密信息系统处理信息的最高密级，可以划分为秘密级、机密级和机密级（增强）、绝密级三个等级；4、秘密级，信息系统中包含有最高为秘密级的国家秘密，其防护水平不低于国家信息安全等级保护三级的要求，并且还必须符合分级保护的保密技术的要求。
机密级，信息系统中包含有最高为机密级的国家秘密，其防护水平不低于国家信息安全等级保护四级的要求，还必须符合分级保护的保密技术要求。
属于下列情况之一的机密级信息系统应选择机密级（增强）的要求：●信息系统的使用单位为副省级以上的党政首脑机关，以与国防、外交、国家安全、军工等要害部门。
●信息系统中的机密级信息含量较高或数量较多；●信息系统使用单位对信息系统的依赖程度较高；绝密级，信息系统中包含有最高为绝密级的国家秘密，其防护水平不低于国家信息安全等级保护五级的要求。
5、安全监控可以分为网络安全监控和主机安全监控1.3.3信息安全风险评估与管理1、一般可通过以下途径达到降低风险的目的：避免风险、转移风险、减少威胁、减少脆弱性、减少威胁可能的影响、检测以外事件，并做出响应和恢复。
1.4 信息安全标准化知识1、国家标准化指导性技术文件，其代号为“GB/Z”；推荐性国家标准代号为“GB/T”2、目前国际上两个重要的标准化组织，即国际标准化组织ISO和国际电工委员会IEC。
ISO和IEC成立了第一联合技术委员会JTC1制定信息技术领域国际标准；SC27是JTC1中专门从事信息安全通用方法与技术标准化工作的分技术委员会。
3、信息安全标准体系与协调工作组（WG1），主要负责研究信息安全标准体系、跟踪国际信息安全标准发展态势，研究、分析国内信息安全标准的应用需求，研究并提出了新工作项目与设立新工作组的建议、协调各工作组项目。
网际组管理协议IGMP和多播路由选择协议
RPB 的要点
路由器收到多播数据报时，先检查它是否是从源点经最短路径传送来的。 若是，就向所有其他方向转发刚才收到的多播数据报（但进入的方向除
外），否则就丢弃而不转发。 如果存在几条同样长度的最短路径，那么只能选择一条最短路径，选择
的准则就是看这几条最短路径中的相邻路由器谁的 IP 地址最小。 最后就得出了用来转发多播数据报的多播转发树，以后就按这个多播转
3. 多播路由选择
多播路由选择协议在转发多播数据报时使用三种方法： (1) 洪泛与剪除 (2) 隧道技术 (tunneling) (3) 基于核心的发现技术
(1) 洪泛与剪除
这种方法适合于较小的多播组，而所有的组成员接入的局域网也是相 邻接的。
一开始，路由器转发多播数据报使用洪泛的方法（这就是广播）。 为了避免兜圈子，采用了叫做反向路径广播 RPB (Reverse Path
IGMP 是整个网际协议 IP 的一个组成部分
和 ICMP 相似，IGMP 使用 IP 数据报传递其报文（即 IGMP 报文 加上 IP 首部构成 IP 数据报），但它也向 IP 提供服务。
因此，我们不把 IGMP 看成是一个单独的协议，而是属于整个网际 协议 IP 的一个组成部分。
IGMP 工作可分为两个阶段
第一阶段：加入多播组。 1. 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 IGMP 报文，声明自己要成为该组的成员。 2. 本地的多播路由器收到 IGMP 报文后，将组成员关系转发给互联 网上的其他多播路由器。
IGMP 工作可分为两个阶段
第二阶段：探询组成员变化情况。 1. 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。 2. 只要对某个组有一个主机响应，那么多播路由器就认为这个组是 活跃的。 3. 但一个组在经过几次的探询后仍然没有一个主机响应，则不再将 该组的成员关系转发给其他的多播路由器。
linux igmp使用
linux igmp使用IGMP（Internet Group Management Protocol，互联网组管理协议）是一个网络协议，它允许主机加入或离开一个多播组，并且可以通过路由器转发多播数据包到需要的主机。
在Linux系统中，我们可以使用IGMP协议来管理多播组。
在本篇文章中，我们将逐步探讨Linux系统中如何使用IGMP协议，并详细说明每个步骤。
第一步：了解IGMP协议IGMP是一种用于IPv4网络的协议，它允许主机加入或离开一个多播组。
当主机需要接收特定多播组的数据时，它会发送IGMP报文请求加入该组。
当主机不再需要接收该组的数据时，它会发送IGMP报文离开该组。
路由器会根据主机发送的IGMP报文来判断如何转发多播数据包。
第二步：安装IGMP软件包在大多数Linux发行版中，默认已经安装了IGMP软件包。
如果你的系统中没有安装IGMP软件包，你需要通过包管理器来安装它。
包管理器的使用方法因不同发行版而异。
例如，在Debian / Ubuntu上，你可以使用以下命令安装IGMP软件包：sudo apt-get install igmp-utils第三步：启用IGMP协议在Linux系统中，默认情况下IGMP是启用的。
你可以通过检查系统的配置文件来确认。
在大多数Linux系统中，IGMP的配置文件是`/etc/sysctl.conf`。
你可以使用以下命令来检查配置文件中IGMP的值：cat /etc/sysctl.conf grep igmp如果输出中包含以下行，则表示IGMP已启用：net.ipv4.igmp_max_memberships = 20第四步：使用IGMP工具Linux系统提供了一些IGMP相关的工具，用于管理和监控多播组。
下面是一些常用的IGMP工具：1. `ip maddr`：用于显示和配置多播组的工具。
它可以查看当前系统加入的多播组，也可以添加或删除多播组。
例如，你可以使用以下命令查看当前系统加入的多播组：ip maddr show2. `tcpdump`：用于抓取和分析网络数据包的工具。
网络工程师教程学习笔记-第6章 网络互连与互联网
第6章 网络互连与互联网6.1 网络互连设备中继器reapter、HUB工作于物理层；网桥bridge和交换机switch工作于数据链路层；路由器router工作于网络层；网关gateway工作于网络层以上的高层协议。
1、中继器传输的信号：比特流，bit，位，0、1信号工作于物理层，只是起到扩展传输距离的作用。
功能：对信号进行再生和发送。
以太网中限制最多使用4个中继器，即最多由5个网段组成——5-4-3规则：5个网段、4个中继器、3个网段接PC。
集线器HUB就是一个多端口中继器。
2、网桥工作于数据链路层。
分析的地址：MAC功能：分析帧地址字段，决定是否把收到的帧转发到另一个网段上。
交换机是一种多端口网桥。
3、路由器工作于网络层。
处理的地址：IP。
功能：导航，找路，根据路由表进行分组转发。
4、网关功能：连接网络层之上的执行不同协议的子网，组成异构型因特网，对对互不兼容的高层协议进行转换（翻译和变换）。
5、由于人们习惯用语有些模糊不清，有时并不区分路由器和网关，而把在网络层及其以上进行协议的互连设备统称为网关，即：路由器就是一种网关。
6.2 广域网互连1、面向连接：打电话2、无连接：广播6.3 IP协议1、IP地址VLSM （Vareiable Length Subnetwork Mask）可变长子网掩码，在IP地址的后面加上“/位数”表示子网掩码中“1”的个数。
D类地址是组播地址。
实现组播需要：①能识别组播地址的路由器，叫组播网关；②主机能够发送组播数据报；③主机能够接收组播报文。
E类地址保留作为科研之用，IPV6就是在此基础上扩展的。
2、IP协议的操作1）数据报生存期 TTL功能：避免回路，无休止地巡回。
办法：规定数据报有一定的生存期。
每经过一个路由器，计数器加1，计数器超过一定的计数值，数据报就被丢弃。
2）分段和重装配IP协议使用4个字段处理分段和重装配问题>报文ID、数据长度、段偏移值、M标志报文ID：唯一标识，由源站和目标站地址、产生数据的协议层标识符、该协议层提供的顺序号组成；数据长度：字节数；段偏移值：分段在原来数据报中的位置；M标志：表示是否为最后一个分段。
IPV6多播和任播
组标识符的结构
■ 然而 ， 多播地址不仅仅用于多媒体会议 ， 像是数据分发 、 多方参与的游 戏或分布式仿真 ， 也需要地址 。 它们要么从IANA请求一个特别的地址 ， 要么决定使用在一个特定区段内的特别地址 。在那个区段内的地址分配 不必通过SAP协议进行 。 作为例子 ， 分布式仿真把地带划分成小的单元 或区域 ， 通过协调确定每个区域的组地址 。 当对象移动进入该区域时 ， 该对象就加入对应的组 ， 并开始跟所有其它已在该区域内的对象交换报 文 。 为了避免跟其它的组冲突 ， 这样的应用必须从IANA请求它们自己的 地址区段 。
■ 要测试本地站组成员关系的路由器发送一个成员查 询； 是一个组成员的站用一个组成员关系报告响应。
19
组管理
■ 查询可以集中到一个特别的组 ， 在这种情况下分组被发送给 那个组的地址 。 同样的地址在ICMP报文的地址域中重复。
■ 路由器也可以发送指向所有组的广泛查询 。这些查询将被发 送给链路本地所有节点的多播地址（FF02 : : 1） ，ICMP报 文的地址段将被设置成未指定的地址 0 ：： 0 (所有组) 。
13
组标识符的结构
■ 过渡地址主要也是在为具体的范围和使用保留的区域内随机地选取 。起初的规 范就定义了一个这样的区段，
从FF0X :0 :0 :0 :0 :0 :2 :8000 到 FF0X :0 :0 :0 :0 :0 :2 :FFFF， 用于多媒体会议 。这些地址的唯一性由会话通告协议SAP保证 。 要为一个多媒体会议分配一个多播地址的站将要：
所有节点组地址 所有路由器组地址
所有路由器组地址 所有DHCP服务器组地址 所有DHCP中继器组地址
9
组标识符的结构
多播地址分配示例
计算机网络课程教学大纲
《计算机网络》课程教学大纲（2001年制订，2003年修订）课程编号：英文名：Computer Networks课程类别：专业选修课前置课：数据通信、计算机导论等后置课：学分：2学分课时：36课时主讲教师：杨小宁等选定教材：谢希仁.计算机网络（第四版）.北京：电子工业出版社 2003年课程概述：计算机网络是计算机和数据通信结合的学科。
是计算机科学、信息科学专业的专业主干课程。
本课程主要讲授网络通信和协议实现，以现阶段主流协议TCP/IP为主线，对五个功能层进行详细地描述。
内容涵盖网络概述、物理层、数据链路层、LAN、WAN、网络互连、运输层（传输层）、应用层、计算机网络安全、Internet的演进等。
本课程所选择的教材接近国际着名教材，内容先进且实用，知识面涵盖较广。
教学目的：通过学习计算机网络课程，同学应对计算机网络技术及因特网的基本原理和体系结构有较为全面的了解。
掌握ISO/OSI的7分层协议、传统的以太网技术和传统传输介质（10base2/10base5）。
掌握TCP/IP的4层的分层协议；掌握IPV4和IPV6地址编址方法、MAC地址、子网掩码、CIDR的概念；掌握TCP/IP协议簇中的重点协议、应用层C/S软件结构、网络QoS；掌握网络中关键器材（交换机、路由器）的工作原理，熟悉LAN的组建，能规划小型网络，能排除一般故障。
了解计算机网络发展的前沿技术，了解我国计算机网络发展的现状，了解综合布线技术，实验课旨在提高同学的动手能力。
教学方法：教学以课堂授课为主，我校对原教材建议的70-90学时的授课时间作较大的调整，计算机网络的教学课时为34学时，教学内容必须精简。
倡导学生根据自己的实际情况阅读本大纲列出的教学参考资料、自学本教材授课未涉及的内容。
教学内容以TCP/IP协议为主，讲授教材列为“最重要”的内容。
网络实验课由计算机网络实用技术课程安排LAN组网、TCP/IP实验、WAN实验、路由器配置等实验项目，实验项目参照《计算机网络实用技术》网络实验教程。
IGMP协议剖析互联网组管理协议的特点与应用
IGMP协议剖析互联网组管理协议的特点与应用IGMP（Internet Group Management Protocol）即互联网组管理协议，是用于在IP网络中，实现多播（Multicast）传输的一种协议。
本文将对IGMP协议的特点与应用进行分析与剖析。
一、IGMP协议的特点IGMP协议具有以下几个特点：1. 组播支持：IGMP协议主要用于支持组播通信，即将数据从一个源发送给多个目的地。
它允许主机加入和离开一个多播组，并向路由器发送组播成员报告和查询消息。
2. 无状态协议：IGMP协议是一种无状态协议，即它不需要维护任何关于成员的状态信息。
3. 邻居关系维护：IGMP协议通过在主机和路由器之间维护邻居关系来实现多播组成员的管理。
主机和路由器通过交换IGMP报文来共享组播成员信息。
4. 组播组管理：IGMP协议支持多播组的管理，包括组播组的创建、成员加入和离开、组播组的维护和更新等。
5. 高效性：IGMP协议能够在网络中高效地传输多播数据，减少网络带宽的消耗。
它通过定期发送查询消息以检测组播成员，并根据查询结果进行数据转发。
二、IGMP协议的应用IGMP协议在当今的网络中得到广泛应用，主要用于以下几个方面：1. 视频流传输：在实时视频流传输中，多播技术可以有效减少网络流量和带宽消耗。
IGMP协议被广泛用于视频流的传输，以满足多个用户同时观看视频的需求。
2. IP电视：随着互联网电视的兴起，IGMP协议成为实现IP电视信号传输的关键技术。
它使得用户可以通过网络接收和观看直播节目，并支持多个用户同时订阅不同频道。
3. 路由器配置：IGMP协议还用于路由器的配置和管理。
通过与路由器交互，主机可以加入或离开一个组播组，以便接收或不接收特定的组播数据。
4. 内容分发网络（CDN）：CDN是一种通过在网络边缘部署内容缓存服务器，以提高内容传输性能的技术。
IGMP协议可用于CDN中的组播传输，减少服务器负载和网络流量。
详解IGMP(Internet组管理协议)报文及协议
1引言本文将介绍用于支持主机和路由器进行多播的Internet组管理协议（IGMP）。
它让一个物理网络上的所有系统知道主机当前所在的多播组。
多播路由器需要这些信息以便知道多播数据报应该向哪些接口转发。
IGMP在RFC 1112中定义[Deering 1989].正如ICMP一样，IGMP 也被当作IP 层的一部分。
IGMP报文通过IP数据报进行传输。
不像我们已经见到的其他协议，IGMP有固定的报文长度，没有可选数据。
图13-1显示了IGMP报文如何封装在IP数据报中。
IGMP（Internet组管理协议）报文及协议（图一）IGMP报文通过IP首部中协议字段值为2来指明。
2 IGMP报文图1 3 - 2显示了长度为8字节的IGMP报文格式。
IGMP（Internet组管理协议）报文及协议（图二）这是版本为1的IGMP.IGMP类型为1说明是由多播路由器发出的查询报文，为2说明是主机发出的报告报文。
检验和的计算和ICMP协议相同。
组地址为D类IP地址。
在查询报文中组地址设置为0，在报告报文中组地址为要参加的组地址。
在下一节中，当介绍IGMP如何操作时，我们将会更详细地了解它们。
3 IGMP 协议3.1 加入一个多播组多播的基础就是一个进程的概念（使用的术语进程是指操作系统执行的一个程序），该进程在一个主机的给定接口上加入了一个多播组。
在一个给定接口上的多播组中的成员是动态的—它随时因进程加入和离开多播组而变化。
这里所指的进程必须以某种方式在给定的接口上加入某个多播组。
进程也能离开先前加入的多播组。
这些是一个支持多播主机中任何API所必需的部分。
使用限定词“接口”是因为多播组中的成员是与接口相关联的。
一个进程可以在多个接口上加入同一多播组。
Stanford大学伯克利版Unix中的IP 多播详细说明了有关socket API的变化，这些变化在Solaris 2.x和ip（7）的文档中也提供了。
这里暗示一个主机通过组地址和接口来识别一个多播组。
详解IGMP（Internet组管理协议）报文及协议
1引言本文将介绍用于支持主机和路由器进行多播的I ntern et组管理协议（IGMP）。
它让一个物理网络上的所有系统知道主机当前所在的多播组。
多播路由器需要这些信息以便知道多播数据报应该向哪些接口转发。
IGMP在R FC 1112中定义[Deerin g 1989].正如ICMP一样，IGMP 也被当作IP层的一部分。
IGMP报文通过IP数据报进行传输。
不像我们已经见到的其他协议，IGMP有固定的报文长度，没有可选数据。
图13-1显示了IG MP报文如何封装在I P数据报中。
IGMP（Intern et组管理协议）报文及协议（图一）IGMP报文通过IP首部中协议字段值为2来指明。
2 IGMP报文图1 3 - 2显示了长度为8字节的IGMP报文格式。
IGMP（Intern et组管理协议）报文及协议（图二）这是版本为1的IGMP.IGMP类型为1说明是由多播路由器发出的查询报文，为2说明是主机发出的报告报文。
检验和的计算和ICMP协议相同。
组地址为D类IP地址。
在查询报文中组地址设置为0，在报告报文中组地址为要参加的组地址。
在下一节中，当介绍IGM P如何操作时，我们将会更详细地了解它们。
3 IGMP 协议3.1 加入一个多播组多播的基础就是一个进程的概念（使用的术语进程是指操作系统执行的一个程序），该进程在一个主机的给定接口上加入了一个多播组。
在一个给定接口上的多播组中的成员是动态的—它随时因进程加入和离开多播组而变化。
这里所指的进程必须以某种方式在给定的接口上加入某个多播组。
进程也能离开先前加入的多播组。
这些是一个支持多播主机中任何AP I所必需的部分。
使用限定词“接口”是因为多播组中的成员是与接口相关联的。
igmp协议格式
igmp协议格式IGMP协议格式IGMP（Internet Group Management Protocol，互联网组管理协议）是一种用于在IP网络中进行多播组管理的协议。
它允许主机和路由器在网络上加入或离开一个多播组。
下面将介绍IGMP协议的格式。
1. IGMP报文格式IGMP报文分为两种类型：查询报文和应答报文。
查询报文用于查询特定多播组的成员，应答报文用于回复查询报文。
2. IGMP查询报文格式IGMP查询报文由四个字段组成：类型字段、最大响应时间字段、校验和字段和组地址字段。
类型字段：指示该报文是一个查询报文还是一个应答报文。
它的值为0x11，表示这是一个查询报文。
最大响应时间字段：指示发送者期望接收到响应的最长时间，以秒为单位。
如果没有成员在该多播组中，则发送者将等待这个时间后停止等待响应。
如果有成员在该多播组中，则成员将随机等待一段时间后发送一个应答报文。
校验和字段：对整个数据包进行校验和计算，并存储在该字段中。
组地址字段：指示要查询的多播组地址。
3. IGMP应答报文格式IGMP应答报文由五个字段组成：类型字段、保留位字段、校验和字段、组地址字段和可选数据字段。
类型字段：指示该报文是一个查询报文还是一个应答报文。
它的值为0x12，表示这是一个应答报文。
保留位字段：保留位，必须设置为0。
校验和字段：对整个数据包进行校验和计算，并存储在该字段中。
组地址字段：指示要加入或离开的多播组地址。
可选数据字段：可选的数据，用于向发送者提供更多信息。
如果没有任何可选数据，则该字段为空。
4. IGMP协议操作IGMP协议的操作分为三个阶段：成员加入阶段、成员维护阶段和成员离开阶段。
成员加入阶段：当主机或路由器希望加入一个多播组时，它将发送一个IGMP报文，其中包含要加入的多播组地址。
路由器接收到这个报文后，将在其转发表中添加一个条目，以便将流量转发到该多播组。
如果没有其他成员在该多播组中，则路由器将发送一个查询报文以查找其他成员。
组播-IGMP协议
组播-IGMP协议组播是一种广播方式，它可以将一条信息同时传输给一组设备。
IGMP协议是实现组播的一个重要协议，它定义了组播成员的管理和查询方式，保证了组播的正常运行。
本文将详细介绍组播和IGMP协议的相关概念、工作原理以及实现方式。
一、组播的概念组播是指在单个发送端向一个多播地址传送数据时，该数据会被传输到多个接收端的一种通信方式。
组播广播的数据只需要发送一次，就可以被所有对应的成员接收到，在实际的网络应用中，组播通常被用于视频、音频和实时信息的传输。
组播可以基于UDP协议实现，因为UDP协议与TCP协议不同，数据包不会返回确认。
组播可以同时传输给多个应用程序，而不会消耗太多带宽，所以对于一些实时应用或者实时视频来说，组播通常是比较理想的通信方式。
二、IGMP协议的概念IGMP是Internet组管理协议，它是用于管理Internet上的组播的协议。
通过IGMP协议，网络设备可以在不影响其他广播或单播流量的情况下，检测组播用户的组播成员资格和需求，并为它们提供快速可靠的组播传输。
IGMP协议所有的信息都在IP数据包的头部被传送。
IGMP 分别定义了四种类型的数据包：查询报文、报告报文、离开报文、查询应答报文。
其中查询报文和报告报文是最重要的两种。
查询报文由组播路由器发送，用于查询本子网上是否有组成员。
而报告报文是由组员发送的，用于向接收组播数据的设备宣布自己是组播组的成员。
三、IGMP协议的工作原理IGMP协议的主要工作原理就是：组播路由器向所有的主机发送查询报文以确认组播组的成员状态。
如果有主机传递报告报文表明自己是该组播组的成员，组播路由器就会将订阅的端口添加到转发表中。
当有数据包发送到该组播组时，组播路由器轮流向每个转发端口发送一个数据包副本。
主机接收数据包时会检查发送数据包的组播地址，如果它是组播组成员之一，它就会接收这个数据包副本。
当有成员从组播组的成员列表中离开时，它会发送一个离开报文，组播路由器将会把该成员从接收端口转发表中删除。
igmp协议作用
igmp协议作用IGMP（Internet Group Management Protocol）是一种用于在IP网络中进行多播组成员管理的协议。
多播是一种一对多的通信方式，允许一台主机向多个主机发送相同的数据。
IGMP协议的作用是使路由器能够识别哪些主机是属于某个多播组的成员，从而将多播流量仅转发给那些需要的主机，减少网络带宽的浪费和数据冗余。
IGMP协议主要有以下几个作用：1. 识别多播组成员：在一个多播组中，可以有多个主机同时接收同一份数据。
IGMP协议通过在主机和路由器之间交换消息来识别哪些主机是多播组的成员。
主机可以发送成员加入（Membership Join）或成员离开（Membership Leave）的消息给路由器，告知自己希望加入或离开某个多播组。
路由器根据这些消息维护一个多播组成员表，记录哪些主机是某个多播组的成员。
2. 管理多播组成员表：路由器利用IGMP协议维护一个多播组成员表，记录多播组的成员信息。
当接收到一个主机的成员加入消息时，路由器将该主机添加到对应多播组的成员列表中。
同样地，当接收到一个主机的成员离开消息时，路由器将该主机从多播组成员列表中删除。
通过管理多播组成员表，路由器可以准确地识别出哪些主机是多播组的成员。
3. 转发多播流量：IGMP协议使路由器能够根据多播组成员表，将多播流量仅转发给那些需要的主机。
当路由器接收到一份多播数据时，它会查询多播组成员表，判断是否有主机属于该多播组。
如果有，它会将多播数据转发给这些主机，否则就丢弃该数据包。
这样，只有真正需要接收多播数据的主机才会收到数据，减少了网络带宽的浪费和数据冗余。
4. 确保多播组的稳定性：IGMP协议通过定期发送查询消息来确保多播组的稳定性。
路由器会周期性地发送查询消息给多播组的成员，以确认这些主机是否仍然活跃。
如果一个主机在一定时间内没有回复查询消息，路由器会假设该主机已经离开了多播组，并将其从多播组成员表中删除。
网络协议知识：ICMP协议和IGMP协议的应用场景和性能对比
网络协议知识：ICMP协议和IGMP协议的应用场景和性能对比ICMP协议和IGMP协议是TCP/IP协议族中的两个重要协议，它们在网络通信中发挥着不同的作用。
ICMP协议主要用于网络诊断和错误报告，而IGMP协议则负责在多播网络中进行组播组成员的管理。
在本文中，我们将深入探讨这两个协议的应用场景和性能对比。
一、ICMP协议ICMP是Internet控制报文协议（Internet Control Message Protocol），是TCP/IP协议族中的一个重要协议。
ICMP协议主要用于网络诊断和错误报告，它可以在网络中传输一些控制信息，以便于检查网络中的问题和错误。
ICMP报文经常用于ping和traceroute等网络工具来检测网络连接质量和延迟。
在网络中，当数据包在传输过程中遇到问题或者发生错误时，ICMP协议就会向源地址发送一个报文，告知网络问题的发生地和原因。
ICMP报文可以用于网络设备之间的通信，比如路由器和交换机等。
此外，ICMP协议还支持不同类型的消息类型，包括回显请求报文、重定向报文、超时报文等。
ICMP协议的应用场景很广泛，它们可以用于网络故障诊断、网络流量跟踪、网络质量测试等。
此外，ICMP协议还可以用于ping扫描等恶意攻击，属于网络安全领域中的重要问题。
二、IGMP协议IGMP是Internet组管理协议（Internet Group Management Protocol），它是TCP/IP协议族中的一个协议，主要用于在多播网络中组播组成员的管理。
多播网络是指由多个设备组成的网络，这些设备可以共享同一个多播组。
多播组是由一组共享相同服务或信息的主机组成的一个逻辑集合。
在多播网络中，IGMP协议用于管理组成员，包括加入、离开和查询组成员等操作。
组成员加入后就能够接收到组播数据流，这些数据流会同时传输给多播组的所有成员。
IGMP协议还支持许多不同版本，如IGMPv1、IGMPv2和IGMPv3等，每个版本都具有不同的功能和特点。
IGMP协议
IGMP协议IGMP（Internet Group Management Protocol）是一种用于在IP多播网络中管理组成员身份的通信协议。
它允许主机向路由器发送多播组成员资格查询，以及向路由器发送多播组成员资格报告。
IGMP协议的主要作用是在主机和路由器之间提供多播组成员资格的查询和报告机制，以便路由器可以知道哪些主机属于哪些多播组，从而可以正确地转发多播数据包。
IGMP协议的工作原理如下，当一个主机希望加入一个多播组时，它会向相应的路由器发送一个IGMP成员报告。
路由器收到成员报告后，会将这个成员加入到相应的多播组中，并开始向该组发送多播数据包。
如果一个主机不再希望接收某个多播组的数据包，它会向路由器发送一个IGMP成员离开报告，路由器收到报告后会将该成员从多播组中移除，并停止向该成员发送多播数据包。
IGMP协议的版本有IGMPv1、IGMPv2和IGMPv3。
IGMPv1是最早的版本，它只支持成员报告和成员离开报告，不支持组成员查询。
IGMPv2在IGMPv1的基础上增加了组成员查询功能，以提高多播组成员管理的效率。
而IGMPv3在IGMPv2的基础上增加了对多播源的支持，使得主机可以选择特定的多播源进行数据接收。
在实际应用中，IGMP协议通常与PIM（Protocol Independent Multicast）协议一起使用，PIM协议用于在多播网络中进行路由选择和数据包转发，而IGMP协议用于管理主机的多播组成员身份。
两者结合起来，可以实现高效的多播数据传输。
总的来说，IGMP协议是在IP多播网络中起到关键作用的协议之一，它通过提供成员查询和报告机制，实现了对多播组成员的管理，保证了多播数据包能够正确地传输到各个成员。
IGMP协议的不断完善和更新，为多播网络的发展提供了重要的支持，使得多播技术在视频会议、流媒体等应用中得到了广泛的应用和推广。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第6章 多播和IGMP
IP多播地址
IP多播编址方法 1、IP多播地址格式 使用多播目的地址：
0 1110 8 16 群组标识 24 31
2、编址机制 （1）地址分两类：
情况1：物理地址支持
如：IP多播地址到以太网多播地址的映射
以太网中前25位标识一个多播地址，剩下23位定义一个群组。
将IP多播地址的低23bit映射到以太多播地址的低23bi
第6章 多播和IGMP
31
1110
以太网地址
01.00.
01011110 0
IP地址到MAC地址的映射
第6章 多播和IGMP
6.1 多播概念
单播（ Unicast）传输 多播技术是 IP网络数据传输三种方式之一。 在发送者和每一接收者之间实现点对点网络连接。如果一台发送者同 讨论：都有哪三种传输方式 时给多个的接收者传输相同的数据，也必须相应的复制多份的相同数据包。 如果有大量主机希望获得数据包的同一份拷贝时，将导致发送者负担沉重、 IPv4支持单播、多播和广播方式三种类型 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。 IPv6 Unicast）、多播（Multicast）以 多播（支持单播（ Multicast）传输：在发送者和每一接收者之间实现点对多点网 及任意播（Anycast）三种类型 络连接。如果一台发送者同时给多个的接收者传输相同的数据，也只需复制 一份的相同数据包。它提高了数据传送效率。减少了骨干网络出现拥塞的可 能性。 广播（Broadcast）传输：是指在IP子网内广播数据包，所有在子网内 任播（Anycast）传输：没有统一的定义，但是它是 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。所以广播的使用范围非常 一种新的网络应用，它能够支持把同样的地址可以分 小，只在本地子网内有效，通过路由器和交换机网络设备控制广播传输。
IGMP工作原理
1、加入一个群组：群组成员关系报告报文（类型0x16）
说明：是主机上的某应用加入群组 （1）得知多播地址，进程P向群组MG的 多播地址表的站点发送申请。 （2）站点检查群组成员关系表。 （3）若申请的群组在群组成员关系表 ，则把<P，MG>加入站点的群组成员关系 表中。否则，执行（4）。 （4）站点发送群组成员关系报告。 即此站点新增加的一个群组。
TCP/IP协议分析
主讲：孟慧 2014年3月
多播和Internet组管理协议（IGMP）
本章要求
1、掌握多播群组的概念和特点； 2、掌握IP多播编址机制； 3、掌握IGMP协议的作用及报文功能； 4、了解多播选路算法：RPM、CBT；
5、了解多播路由协议：DVMRP、MOSPF、CBT、PIMDM、PIM-SM
力交付机制。
底层硬件使用。如果底层网络支持硬件多播，则可以使用
硬件多播发送IP多播。如果硬件不支持多播，则使用广播或 单播来实现IP多播。
任意主机可向任何群组发送数据 。
第6章 多播和IGMP
使用以太网多播实现IP多播
当一个多播路由器收到一个D类地址的IP分组时，它就检查它 的表，寻找组地址的匹配。若找到，则将该分组封装成帧，并 将它发送到目的站。为此，它需要物理地址。一般共有两种情 况：1）物理地址能够支持多播，2）不支持。
在指定时间内收到 应答？ 否 删除群组MG 是 不删除群组MG
第6章 多播和IGMP
3、监视群组成员关系
3、监视群组成员关系：
情形：在一个群组中仅有一个成员（主机），但这台主机 因异常而关机，即没有发送退出群组报告。事实上，多播 路由器讲永远收不到退出群组报告。
多播路由器负责监视在本网络上所有站点，以便知道它
第6章 多播和IGMP
Internet组管理协议
IGMP是IP层的一部分。它和IP协议配合使用的。 IGMPv2，支持特定组查询，为主流版本
IGMP协议与其他协议在网络层中的位置关系
第6章 多播和IGMP
IGMP报文 IGMP协议实现
1、报文格式（第2版）
IGMP有三种类型的报文：查询报告报文、群组成员关系报 告报文、退出群组报告报文。
多播地址范围
224.0.0.0－239.255.255.255 224.0.0.1永久分配给一个物理子网上包含所有主机和 路由器的群组。 224.0.0.2永久分配给一个物理子网上包含所有路由器 的群组。
此两组用于控制协议，不用于通常的分组交付。
多播MAC地址： 以太网： 01.00.5E.00.00.00--01.00.5E.FF.FF.FF
是 <P，MG>加入站点的群组成员 关系表
进程P申请加入群组MG
站点检查群组MG的成员关系表
MG在成员关系表 中？ 否 站点发送群组成员关系报告
第6章 多播和IGMP
2.删除一个群组
2、删除一个群组：退出群组报告报文（类型0x17）
1. 当站点（主机）发现一个群组MG中没有进程 时，就发送退出群组MG的报告。 收到站点退出群组MG的报告 2. 多播路由器收到该报告。不立即删除群组MG， 发送针对MG的查询报文。 3. 若在指定的时间内没有收到站点对该群组的 多播路由器发送MG的查询报告 成员关系报告，就意味着本网络上没有该群 组的成员，删除这个群组；否则，向下执行。 4. 不删除这个群组。
硬件多播：在物理网络上实现的多播。有一个限制条件，就
是这一组站点只能在同一个物理网络(网段)上。路由器隔离了 硬件多播和广播。
如：以太多播。在以太网中，一台硬件地址的一半保留用于硬件多播，使 用高位字节中的最低位来区别单播地址（置0）和多播地址（置1）。
01.00.5e.00.00.00—01.00.5e.ff.ff.ff
单播:每个数据报使用唯一的IP地址，一次只给一个节点传送 单目标广播服务:把相同的信息传输给N个目标站点，须传输N 个拷贝，即要传输N次。
缺点：浪费链路带宽，在链路上要传送多个相同的拷贝 大大地加重了服务器的负担
第6章 多播和IGMP
单播和多播
把消息一次性地同时传输给N个目标站点，叫做多播。
特点： 实现了真正的分布式信息传输服务 大大减轻网络上出现的拥挤和服务器的负担 可用于声音和影视的实时广播，例如，因特网电话会议，因特 网电视会议 IP多播路由协议比较好地满足了在IP网络上实现多播的功能
类型 最长响应时间 群组地址 校验和
类型：8bit，定义报文类型。 最长响应时间：8bit，定义查询必须在多长时间内回答。以1/10秒 为单位，在查询报告报文中，值不为0，其它两种报文中为0. 校验和：16bit，检验和在8B的报文上计算。 群组地址：在一般查询报告报文中此字段值为0，在特定查询报告 报文、群组成员关系报告报文及退出报告报文中，定义群组地址 第6章 多播和IGMP
2、有效的通知和交付机制
需要解决站点如何发送和接收IP多播分组的问题，即站点需要一种通 知机制把自己参与的群组通知给路由器，路由器需要一种交付机制把 IP多播分组传输给站点。另外，应尽量有效利用硬件多播，同时也允 许IP多播能够在不支持硬件多播的网络上交付。
3、有效的网间转发机制（多播路由选择协议）
报文封装
IGMP报文在封装成IP数据报时，其协议值是2， TTL的值 必须置为1。保证IGMP报文不能发送到本网络外。 查询报文是多播，使用多播地址224.0.0.1。报告报文也 是多播，使用的目的地址等于被报告的多播地址。这就保 证了对每一个网络的每一个组地址只产生一个报告。
第6章 多播和IGMP
IGMP用于多播路由器和实现多播的站点之 间进行群组成员关系的通信。 多播路由器在传输成员信息之前，必须知 道本网络有哪些站点加入到某个群组。 所有接收IP多播的站点都需要IGMP。
第6章 多播和IGMP
工作原理
网络上的每一个多播路由器都有一个多播列表，其 中每一个多播地址对应一个群组。 一个群组至少包括本网络上的一个成员。 主机或路由器都可以是一个群组中的成员。 多播路由器负责把多播分组分发给一个群组中的各 个成员。 如果有多个多播路由器连接在同一个物理网络上， 它们的多播地址表一定是互斥的。 任一个多播地址不会同时属于一个物理网络上的多 个路由器。
此5位地址不作映射，因此32个IP 多播地址映射成一个MAC地址 32位IP组播地址 1110
IP多播地址后23位 映射到MAC地址中 48位MAC地址（以太网/FDDI） 0000000100000000010111100
映射不唯一，可能 32个多播组号被映射为一个以太网地址。 硬件多播地址：以太网 例如：多播地址224.128.64.32（十六进制e0.80.40.20）和
IP多播：是对硬件多播的推广。最主要的区别在于该组目的站
可以位于互联网上的任意物理网络上，这一组目的站称为多播 群组(multicast group)，或简称群组。
第6章 多播和IGMP
IP多播关键技术
IP多播要解决的问题
1、多播编址
除了给群组提供足够的地址之外，IP多播编址还必须满足：可以在本 地网络分配群组地址，同时该地址又能在全互联网中使用。
情况2：无物理地址支持
要通过这样的网络发送多播分组，就要使用隧道技术。即 多播分组封装成单播分组并发送到网络，然后在另一端， 这个分组又转变成多播分组。
第6章 多播和IGMP
对多播的评价
尽管：地址映射不完美， 需要硬件过滤 但： 前景非常好
第6章 多播和IGMP
6.2Internet组管理协议
（1）单播：MAC地址 224.0.64.32（十六进制e0.00.40.20）都映射为同一以太网地址 （2）广播：48位全“1” 01:00:5e:00:40:20。 （3）多播：01.00.5e.00.00.00—01.00.5e.ff.ff.ff