组播基本概念
新一代互联网技术 第三章
3.4.1 基于GA的QoS组播路由机制
基本思想
约束Steiner树问题是NP完全问题 将多个约束转化为一个启发式费用，将求解约束Steiner树
问题转化为求解启发式费用最小的Steiner树问题 运用遗传算法（Genetic Algorithms，GA）求解启发式费 用最小的Steiner树问题 通过GA找出前k个最小启发式费用Steiner树 从启发式费用最小的Steiner树开始依次检验每棵树的使用 费用、CPU资源、缓冲区资源、带宽资源、延迟及出错率 约束是否得到满足 如果第i（1 i k ）棵树满足所有约束，则算法终止 如果直到第k棵树都满足不了所有约束，则与用户协商解决
Steiner树
NP完全问题 基于启发式或智能优化算法求解
3.4 QoS组播路由机制举例
基于GA的QoS组播路由机制 粒子群优化ABC支持型QoS组播路由机制
3.4.1 基于GA的QoS组播路由机制
问题描述
已知连通图 GV , E
，V 和 E分别为图上所有节点
及所有边的集合 已知对于任意节点 v j V 有如下参数：排队延 迟 t j ，发送延迟 j ，可用CPU资源 rc j ，可用 缓冲区资源量 rb j ，出错率 v j 对于任意边 eij E 有如下参数：传播延迟 ij ， 可用带宽资源量 ij ，出错率 eij k 3分别为使用CPU资源、缓冲区资源、 k 2、 k1 、 带宽资源的单位价格
为每个组播组选定一个汇合点或核心，以它为 组播源将组播数据分组单播到汇合点或核心，
由它向其它成员转发
关键在于选择适当的汇合点或核心
3.2 组播树构建
组播原理及配置介绍
组播带宽问题及解决方案
问题：组播流 量过大导致网
络拥堵
解决方案：优 化组播源减少 不必要的组播
流量
问题：组播组 成员过多导致
网络拥堵
解决方案：限 制组播组成员 数量合理规划
使用过滤技术：通过过滤不必要 的组播数据减少对带宽和设备的 占用提高网络性能。
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优化网络结构：合理规划组播网 络结构避免不必要的层级和转发 提高组播数据传输效率。
负载均衡：合理分配组播流量避 免网络拥塞和设备过载提高网络 稳定性和可靠性。
QoS在组播中的应用
定义：QoS（Qulity of Service）是一种 网络服务质量控制机制用于确保网络传输 的服务质量。
组播的优点
降低网络负载：组播传输只发送一份数据避免数据在网络中的重复传输有效降低网络负载。
提高数据传输效率：组播采用树状结构进行数据分发能够快速、准确地将数据传输到目标接收 者。
增强数据安全性：组播支持加密传输能够保证数据在传输过程中的安全性和保密性。
灵活的接收者管理：组播支持动态成员资格协议能够灵活地管理接收者列表实现动态添加或删 除接收者。
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组播原理及配置介绍
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添加目录项标题 组播原理 组播配置
组播应用场景 组播安全与优化 常见组播问题及解决方案
01
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02
组播原理
什么是组播
组播
3单播、组播、广播是计算机网络上三种基本的通信方式。
单播是相互感兴趣的主机双方进行通信的方式，主机不能接收对其不感兴趣的其它主机发送的信息，属于点对点通信。
广播是主机向子网内所有主机发送信息，子网内所有主机都能收到来自某台主机的广播信息，属于点对所有点的通信。
组播则介于两者之间，是主机向一组主机发送信息，存在于某个组的所有主机都可以接收到信息，属于点对多点通信。
从这个意义上讲，广播可以认为是组范围最大化的组播。
当然，二者还是存在显著区别的：首先，广播被限制在子网内，不会被路由器转发。
其次，主机被默认为是接收者，而组播方式则需要主机主动加入。
4解决点到多点的通信，可以通过单播和组播方式实现。
单播可以通过建立多个点对点的连接来达到点对多点的传输。
这种方式将在源点（服务器）与各个接收点建立连接，从服务器开始，就将有多份数据流分别流向分散的接收点。
这种方式将加重服务器的负荷，增大对服务器性能的要求；同时还在网络中造成大流量，从而增加网络的负载，导致网络拥塞。
组播则不然，发送方仅发一份数据包，此后数据包只是在需要复制分发的地方才会被复制分发，每一网段中都将保持只有一份数据流。
这样就可以减轻服务器的负担，节省网络带宽。
5 IP组播技术有效地解决了单点发送多点接收、多点发送多点接收的问题，实现了IP网络中点到多点的高效数据传送,能够有效地节约网络带宽、减轻服务器及网络的负载。
因此具有增强效率，优化性能，分布式应用等优点。
由于IP组播是基于UDP的，所以IP组播也可能有信息包传送不可靠、信息包重复、信息包不按序到达、无流量控制等缺点。
7组播数据IP报文的目的地址是特殊的IP地址，称之为组地址。
每一个加入到该组的主机都敏感该组地址并接收以该组地址为目的地址的IP报文。
组播地址都以0x1110开始。
众所周知，IP地址可分为A、B、C、D、E五类。
IANA（互联网编号授权委员会）把D 类地址空间分配给IP组播。
即：从224.0.0.0到239.255.255.255为IP组播地址的范围。
单播，多播（组播），广播，详细讲解呀
单播，多播（组播），⼴播，详细讲解呀“单播”（Unicast）、“多播”（Multicast）和“⼴播”（Broadcast）这三个术语都是⽤来描述⽹络节点之间通讯⽅式的术语。
那么这些术语究竟是什么意思？区别何在？且听下⽂分解。
——★单播★——⽹络节点之间的通信就好像是⼈们之间的对话⼀样。
如果⼀个⼈对另外⼀个⼈说话，那么⽤⽹络技术的术语来描述就是“单播”，此时信息的接收和传递只在两个节点之间进⾏，参见图1。
单播在⽹络中得到了⼴泛的应⽤，⽹络上绝⼤部分的数据都是以单播的形式传输的，只是⼀般⽹络⽤户不知道⽽已。
例如，你在收发电⼦邮件、浏览⽹页时，必须与邮件服务器、Web服务器建⽴连接，此时使⽤的就是单播数据传输⽅式。
但是通常使⽤“点对点通信”（Point to Point）代替“单播”，因为“单播”⼀般与“多播”和“⼴播”相对应使⽤。
——★多播★——“多播”可以理解为⼀个⼈向多个⼈（但不是在场的所有⼈）说话，这样能够提⾼通话的效率。
如果你要通知特定的某些⼈同⼀件事情，但是⼜不想让其他⼈知道，使⽤电话⼀个⼀个地通知就⾮常⿇烦，⽽使⽤⽇常⽣活的⼤喇叭进⾏⼴播通知，就达不到只通知个别⼈的⽬的了，此时使⽤“多播”来实现就会⾮常⽅便快捷，但是现实⽣活中多播设备⾮常少。
多播如图2所⽰。
“多播”也可以称为“组播”，在⽹络技术的应⽤并不是很多，⽹上视频会议、⽹上视频点播特别适合采⽤多播⽅式。
因为如果采⽤单播⽅式，逐个节点传输，有多少个⽬标节点，就会有多少次传送过程，这种⽅式显然效率极低，是不可取的；如果采⽤不区分⽬标、全部发送的⼴播⽅式，虽然⼀次可以传送完数据，但是显然达不到区分特定数据接收对象的⽬的。
采⽤多播⽅式，既可以实现⼀次传送所有⽬标节点的数据，也可以达到只对特定对象传送数据的⽬的。
IP⽹络的多播⼀般通过多播IP地址来实现。
多播IP地址就是D类IP地址，即224.0.0.0⾄239.255.255.255之间的IP地址。
组播介绍(V1,V2,V3,IGMP)
学习目标：*理解组播的概念及技术*掌握IGMP协议及配置*掌握PIM协议及配置为什么要强调组播，因为在现实情况中，越来越多的一些应用都是基于一个特定群组。
这里要注意的是它不是全部用户，而是特定组，一组用户，这些特定群组的应用包括多媒体会议、数据群发、游戏、视频点播等，在这种情况下，如果使用以前所说的单播也好，广播也好，都不符合实际应用的情况，不管是单播还是广播都会大大的增加网络冗余的一些数据流量，为了实现这么一个特定群组的服务，最好的方式就是根据实际情况将应用的成员划分到一个群组里面，而数据的分发仅限于群组内部，这样就可以以尽可能少的数据流来实现群组的应用，这就是我们所说的组播技术。
组播的定义：组播是介于单播和广播之间的一种通讯方式，是主机向一组主机发送信息，这一组主机可以是全部主机也可以不是全部主机，主要看是否所有主机都需要接收这组信息，存在于某个组的所有主机都可以接收到组发送的信息，是一种点到多点的通讯方式，单播是点到点，广播是点到所有点，所以这三者是有区别的。
从这个意义上来说呢，可以这样认为：广播是一个最大化的组播。
当然两者还是有区别的，路由器在处理这两种数据包的处理方式是不同的，广播是不会被路由器所转发的，但是组播是可以穿越不同的网段。
另外广播发出后主机是被默认为是接收者，组播不一样，组播我发不发给你，你能不能去收，是需要看用户有没有一个加入行为，你要加入这个组才能接收这个组的信息。
单播与组播实现点对多点传输的比较：在没实现组播之前，我们是采用单播或者广播来实现，单播可以通过建立多个点到点的连接来实现点到多点的传输，这样的话，在中间节点的路由器，在针对单播传输的时候，都要维持一个会话，当然也就需要占用一份带宽，也就是说从发送方开始，就有多份数据发向不同的接收点，这种方式最大的网络负荷在服务器端，它增大了对服务器性能的要求，同时还会在网络中造成非常大的流量，从而增加了网络的负载。
那么如果我们采用广播的花会有什么问题呢，广播在通讯的时候有个特性，它只在有分叉的时候才会被复制并传输，但是广播缺省认为所有终端都要接收这个数据，这就会造成某个用户根本就不需要这个数据流，但是通过广播发送的数据流还是会转发一份给他，那么这也就浪费了有关的带宽。
组播升级原理 -回复
组播升级原理-回复标题：组播升级原理详解一、引言在现代网络通信中，组播作为一种高效的通信方式，被广泛应用于实时视频流传输、在线游戏、网络会议等多个领域。
然而，随着网络环境的复杂化和用户需求的多样化，传统的组播方式面临着一些挑战，如网络拥塞、数据包丢失、服务质量不均等。
因此，对组播进行升级和优化显得尤为重要。
本文将详细解析组播升级的原理，包括其基本概念、问题挑战以及升级策略。
二、组播的基本概念组播，又称多点传送或多址广播，是一种在网络中一次性发送信息到多个接收端的通信方式。
与单播（一对一通信）和广播（一对所有通信）相比，组播具有更高的带宽效率和更好的可扩展性。
在组播中，源节点只需要发送一份数据包，路由器则负责将这份数据包复制并转发给所有感兴趣的接收节点。
三、组播面临的问题和挑战尽管组播具有诸多优点，但在实际应用中仍存在一些问题和挑战：1. 网络拥塞：当大量组播流量在同一时间内通过同一网络路径时，可能会导致网络拥塞，影响数据传输的效率和质量。
2. 数据包丢失：由于网络环境的不稳定或路由器处理能力的限制，组播数据包在传输过程中可能会丢失，影响接收端的数据完整性。
3. 服务质量不均：在大规模的组播环境中，不同接收端可能因为网络条件、设备性能等因素，接收到的数据质量和延迟存在差异，影响用户体验。
四、组播升级的原理为了解决上述问题，研究人员提出了多种组播升级策略，主要包括以下几种：1. 组播路由协议升级：通过改进组播路由协议，如PIM-SM（Protocol Independent Multicast-Sparse Mode）、PIM-DM（Protocol Independent Multicast-Dense Mode）等，提高数据包的转发效率和可靠性。
例如，引入源树和共享树的概念，使得数据包能够更快速、准确地到达接收端。
2. 组播流量工程：通过对网络中的组播流量进行管理和优化，避免网络拥塞和数据包丢失。
IP单播广播组播介绍
IP单播广播组播介绍IP（Internet Protocol）是一种网络协议，用于在因特网中传输数据。
在IP协议中，数据被分割成小的数据包，并通过网络节点进行路由传递。
在数据传输过程中，IP协议支持不同类型的数据传输方式，包括单播、广播和组播。
本文将详细介绍这三种 IP 数据传输方式的概念、特点和应用场景。
一、单播（Unicast）单播是IP协议中最基本的数据传输方式，它用于将数据从一个发送方传递到一个接收方。
在这种模式下，数据包从源IP地址发送到目的IP地址，经过网络中的路由器逐跳传递，直到到达目的地。
特点：1.点对点传输：单播传输模式是一对一的通信方式，只有一个发送方和一个接收方之间进行数据传递。
2.可靠性：单播传输模式使用TCP（传输控制协议）或UDP（用户数据报协议）进行传输，确保数据的可靠性和完整性。
3.定向传输：单播传输模式中，数据包根据目的IP地址进行路由，只有目标接收方能够接收和处理该数据包。
应用场景：1.网页浏览：当用户在浏览器中输入网址时，浏览器通过单播方式发送HTTP请求到服务器，服务器将相应的数据通过单播方式回复给浏览器。
2.电子邮件：当发送邮件时，邮件端通过单播方式将邮件从发送方传递到接收方的邮件服务器。
二、广播（Broadcast）广播是一种将数据包传递到网络中的所有主机的传输方式。
在广播模式下，数据包从源IP地址发送到目的IP地址为广播地址的所有主机上，以确保所有主机都能够接收到数据包。
特点：1.一对多传输：广播传输模式是一对多的通信方式，将数据包发送到网络上的所有主机，而不仅仅只有一个目标接收方。
2.无需目标IP地址：在广播模式下，源IP地址可以设置为广播地址，以便将数据包发送到整个网络。
3.简单快捷：广播模式通过使用广播地址，简化了发送方设置目标主机IP地址的过程。
应用场景：1.网络发现：在局域网中，主机可以发送广播消息以寻找其他主机，并建立网络连接。
2.ARP（地址解析协议）查询：当主机要发送数据包时，需要通过广播方式查询目标主机的MAC地址，以便将数据包正确发送到目标主机。
组播
组播组播（multicast）IP网络数据传输方式组播技术是IP网络数据传输三种方式之一，在介绍IP组播技术之前，先对IP网络数据传输的单播、组播和广播方式做一个简单的介绍：单播（Unicast）传输：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、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：在发送者和每一接收者之间实现点对多点网络连接。
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。
组播的好处●提高效率：降低网络流量，减轻服务器和CPU负荷；●优化性能：减少冗余流量；●分布式应用：使多点应用成为可能。
组播的劣势组播是基于UDP的，因此，它的劣势主要在于：●尽力投递：报文丢失是不可避免的，因此组播应用程序不能依赖组播网络来保证可靠性，必须针对组播网络的这个特点进行特别设计。
“可靠的组播”目前仍然处于研究阶段。
●没有拥塞避免机制：缺少TCP窗口机制和慢启动机制，组播可能会出现拥塞。
●有的组播路由协议可能会造成偶尔的报文重复和失序情况。
组播与单播的比较1.单播关心数据包去哪里。
2.组播关心数据包来源于哪里。
路由器只隔离了4个255的广播（全向广播），当没有隔离定向广播（主播）关闭组播的命令：no ip directed-broadcast(建议关闭，避免跨路由攻击)IP组播地址224.0.0.0 基准地址（保留）224.0.0.1 所有主机的地址224.0.0.2 所有组播路由器的地址224.0.0.3 不分配224.0.0.4 dvmrp路由器224.0.0.5 ospf路由器224.0.0.6 ospfdr 224.0.0.7 st路由器224.0.0.8 st主机224.0.0.9 rip-2 路由器224.0.0.10 Eigrp路由器224.0.0.11 活动代理224.0.0.12 dhcp服务器/中继代理224.0.0.13 所有pim路由器224.0.0.14 rsvp 封装224.0.0.15 所有cbt路由器224.0.0.16 指定sbm224.0.0.17 所有sbms 224.0.0.18 vrrp以太网组播MAC地址在以太网应用单播时，采用ARP协议机制来获取与单播IP地址对应的单播MAC地址。
广播、组播和多播的概念
广播、组播（多播）及单播网络广播（Broadcast on Network）网络广播是指一个节点同时向相同域中的其它所有节点传输数据包的过程。
组播是一种特殊的广播，其中一组请求收听的选定用户将收到广播。
广播传输通常在局域网（如以太网）中进行，但有时也发生在虚拟局域网（VLAN）中。
IPv6 支持单播（Unicast）、组播（Multicast）以及任意播（Anycast）三种类型，IPv6 中没有关于广播（Broadcast）的具体划分，而是作为组播的一个典型。
网络广播中涉及以下以下重要概念：广播域（Broadcast Domain）：这是一个限定区域，其中的所有设备都可以共享信息。
换句话说，与网络相连，且负责接收广播的所有设备都是同一广播域的一部分。
在一个共享以太网中，工作站通过共享媒体将帧广播到其它所有节点。
其它节点收听广播，只接收寻址到它们的帧。
因此，共享以太网中的所有节点都属于同一广播域。
此外通过虚拟局域网技术可以创建一个虚拟广播域。
广播地址（Broadcast Address）：这是一个特殊地址，当数据包可以寻址到该地址时，可以帮助所有设备打开和处理信息。
例如，MAC 地址，格式为1xFFFFFFFF 是一种广播地址；IP 地址255.255.255.255是通用广播地址。
任何设备都将打开寻址到广播地址的信息，并将它们传送到下一个工作站。
广播风暴（Broadcast Storm）：当主机系统响应一个在网上不断循环的广播数据包或者试图响应一个没有应答的系统时就会发生广播风暴。
随着网络数据包数量的增加，广播风暴可能会引起网络拥塞问题。
为防止广播风暴的发生，需要细心配置网络以阻止非法广播信息的进入。
生成广播信息的应用程序包括地址解析协议（ARP）。
通过该协议，主机发送一个地址解析查询到局域网中的所有计算机上，以实现网络 IP 地址的分配。
有些路由选择协议，如RIP，主要用于支持网络设备“Advertise”网络服务。
单播、广播、组播的区别（转）
单播、⼴播、组播的区别（转）组播（M u l t i c a s t）传输：在发送者和每⼀接收者之间实现点对多点⽹络连接。
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。
单播、组播、⼴播的差别可以看下图：单播(unicast): 是指封包在计算机⽹络的传输中，⽬的地址为单⼀⽬标的⼀种传输⽅式。
它是现今⽹络应⽤最为⼴泛，通常所使⽤的⽹络协议或服务⼤多采⽤单播传输，例如⼀切基于TCP的协议。
⼴播(broadcast):是指封包在计算机⽹络中传输时，⽬的地址为⽹络中所有设备的⼀种传输⽅式。
实际上，这⾥所说的“所有设备”也是限定在⼀个范围之中，称为“⼴播域”。
组播(multicast): 也叫多播，多点⼴播或群播。
指把信息同时传递给⼀组⽬的地址。
它使⽤策略是最⾼效的，因为消息在每条⽹络链路上只需传递⼀次，⽽且只有在链路分叉的时候，消息才会被复制。
判断⽹卡是否⽀持组播在Linux运⾏ifconfig, 如果⽹卡信息中包含UP BROADCAST RUNNING MULTICAST，则⽀持⼴播和组播。
组播I P地址组播IP地址⽤于标识⼀个IP组播组。
IANA（internet assigned number authority）把D类地址空间分配给IP组播，其范围是从224.0.0.0到239.255.255.255。
224.0.0.0～224.0.0.255为预留的组播地址（永久组地址），地址224.0.0.0保留不做分配，其它地址供路由协议使⽤；224.0.1.0～224.0.1.255是公⽤组播地址，可以⽤于Internet；224.0.2.0～238.255.255.255为⽤户可⽤的组播地址（临时组地址），全⽹范围内有效；239.0.0.0～239.255.255.255为本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内有效。
UDP广播和组播的基础知识介绍
UDP广播和组播的基础知识介绍UDP广播和组播的基础知识介绍━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━UDP可以实现一对多的传输方式，即通过广播和组播把数据发送给一组进程。
下面就介绍下UDP广播和组播的相关知识。
一、广播和组播的基本概念虽然利用TCP协议可以保证数据的可靠、有序的传输，但是TCP仅支持一对以的传输，而且传输时需要在发送端和每一个接受端之间建立单独的数据通信通道，如果需要实现网络会议、网络视频的点播等功能时要向大量主机发送相同的数据包，如果采用单播方式逐个节点传输的话，将会给发送方带来网络堵塞等问题，此时可以考虑实现UDP的多播方式——即广播和组播来实现这样的功能（一对多通信分为广播和组播两种形式）。
广播是指同时向子网中的多台计算机发送消息，并且所有子网中的计算机都可以接收到发送方发来的消息，每个广播消息包含一个特殊的IP地址，这个IP的中子网内主机标志部分的二进制都为1，例如，子网掩码为255.255.255.0，对于子网192.168.0，则这个IP地址为192.168.0.255.然后广播消息又分为本地广播和全球广播两种类型，本地广播是指向子网中的所有计算机发送广播消息，其他网络不会受到本地广播的影响。
IP地址分为两部分——网络标志部分和主机标志部分，这两部分是靠子网掩码来区分的，主机标记部分二进制全部为1的地址成为本地广播地址。
例如：A类网络192.168.0.0，使用子网掩码255.255.0.0，则本地广播地址为：192.168.255.255对于IPv4来说，全球广播使用所有位全为1的IP地址，即255.255.255.255，这个广播地址代表数据报的目的地是网络上所有设备，但是由于路由器会自动过滤全球广播，所以使用这个地址根本就没有任何意义。
然后当接收者分布于多个不同的子网时，广播将不再适用，此时可以通过组播的方式来实现，组播也叫多路广播，组播是将信息从一台计算机发送到本网或全网内指定的计算机上，即发送到那些加入了指定组播组的计算机上，每台计算机都可以通过程序随时加入某个组播组中，也可以随时退出来，就像我们开网了会议一样，可以随时加入会议室进行开会，会议结束和会议进行中都可以随意的退出来。
(完整word版)广播、组播、单播、多播、点播区别
广播、组播、单播、多播、点播什么是单播、多播和广播“单播”（Unicast）、“多播”（Multicast）和“广播”（Broadcast）这三个术语都是用来描述网络节点之间通讯方式的术语。
那么这些术语究竟是什么意思?区别何在？且听下文分解。
——★单播★——网络节点之间的通信就好像是人们之间的对话一样。
如果一个人对另外一个人说话,那么用网络技术的术语来描述就是“单播”，此时信息的接收和传递只在两个节点之间进行，参见图1.图1 单播：一对一单播在网络中得到了广泛的应用，网络上绝大部分的数据都是以单播的形式传输的，只是一般网络用户不知道而已。
例如，你在收发电子邮件、浏览网页时，必须与邮件服务器、Web服务器建立连接，此时使用的就是单播数据传输方式.但是通常使用“点对点通信”(Point to Point）代替“单播”，因为“单播”一般与“多播”和“广播"相对应使用.——★多播★——“多播”可以理解为一个人向多个人（但不是在场的所有人）说话，这样能够提高通话的效率。
如果你要通知特定的某些人同一件事情,但是又不想让其他人知道，使用电话一个一个地通知就非常麻烦,而使用日常生活的大喇叭进行广播通知，就达不到只通知个别人的目的了，此时使用“多播”来实现就会非常方便快捷，但是现实生活中多播设备非常少。
多播如图2所示.图2 多播：一对多“多播"也可以称为“组播”，在网络技术的应用并不是很多,网上视频会议、网上视频点播特别适合采用多播方式.因为如果采用单播方式,逐个节点传输，有多少个目标节点，就会有多少次传送过程，这种方式显然效率极低，是不可取的;如果采用不区分目标、全部发送的广播方式，虽然一次可以传送完数据,但是显然达不到区分特定数据接收对象的目的.采用多播方式，既可以实现一次传送所有目标节点的数据，也可以达到只对特定对象传送数据的目的。
IP网络的多播一般通过多播IP地址来实现.多播IP地址就是D类IP地址，即224。
系统学习组播概念
系统学习组播概念目录第8章组播概述.....................................................................................................................8-18.1 简介........................................................................................................................... .........8-18.1.1 组播技术背景...........................................................................................................8-18.1.2 组播的优点和应用....................................................................................................8-58.2 组播模型分类.....................................................................................................................8-58.3 组播的框架结构..................................................................................................................8-68.3.1 组播机制构成...........................................................................................................8-68.3.2 组播地址..................................................................................................................8-78.3.3 组播协议................................................................................................................8-108.4 组播报文的转发机制........................................................................................................8-118.5 多实例组播.......................................................................................................................8-118.5.1 多实例简介............................................................................................................8-118.5.2 多实例在组播中的应用..........................................................................................8-12第8章组播概述随着Internet网络的不断发展和各种新型网络服务的产生，对于点对多点的IP传输的需求越来越多。
IP组播
1 IP组播基础IP组播技术有效地解决了单点发送、多点接收的问题。
组播源只发送一份数据，被传递的信息在距组播源尽可能远的网络节点才开始被复制和分发，并且只发送给需要该信息的接收者。
说明：本章所涉及的交换机和交换机图标，是指使能了二层组播功能的路由器。
• 1.1 IP组播简介介绍IP组播的定义、目的和受益。
• 1.2 原理描述介绍IP组播的基本概念、组播服务模型、组播地址和组播协议。
• 1.3 应用场景介绍IP组播的应用场景。
1.1 IP组播简介介绍IP组播的定义、目的和受益。
定义作为IP传输三种方式之一，IP组播通信指的是IP报文从一个源发出，被转发到一组特定的接收者。
相较于传统的单播和广播，IP组播可以有效地节约网络带宽、降低网络负载，所以被广泛应用于IPTV、实时数据传送和多媒体会议等网络业务中。
目的传统的IP通信有两种方式：单播（Unicast）和广播（Broadcast）。
•对于单播通信，信息源为每个需要信息的主机都发送一份独立的报文。
•对于广播通信，信息源将信息发送给该网段中的所有主机，而不管其是否需要该信息。
如果要将数据从一台主机发送给多个主机而非所有主机，可以采用广播方式，也可以由源主机采用单播方式向网络中的多台目标主机发送多份数据，如图1-1所示。
图1-1 采用单播和广播方式进行点到多点传输数据示意图•采用单播方式时，网络中传输的信息量与需要该信息的用户量成正比。
当需要该信息的用户数量较大时，信息源需要将多份内容相同的信息发送给不同的用户，这对信息源以及网络带宽都将造成巨大的压力。
因此，该传输方式不利于信息的批量发送，只适用于用户稀少的网络。
•采用广播方式时，不需要接收信息的主机也将收到该信息，这样不仅信息的安全性得不到保障，而且会造成同一网段中信息泛滥。
因此，该传输方式不利于与特定对象进行数据交互，同时会浪费大量的带宽。
由上述可见，传统的单播和广播通信方式不能有效地解决单点发送、多点接收的问题。
组播基础
一、什么是组播1．什么是组播？组播是一种数据包传输方式，当有多台主机同时成为一个数据包的接受者时，出于对带宽和CPU负担的考虑，组播成为了一种最佳选择。
2．组播如何进行工作？组播通过把224.0.0.0-239.255.255.255的D类地址作为目的地址，有一台源主机发出目的地址是以上范围组播地址的报文，在网络中，如果有其他主机对于这个组的报文有兴趣的，可以申请加入这个组，并可以接受这个组，而其他不是这个组的成员是无法接受到这个组的报文的。
3．组播和单播的区别？为了让网络中的多个主机可以同时接受到相同的报文，如果采用单播的方式，那么源主机必须不停的产生多个相同的报文来进行发送，对于一些对时延很敏感的数据，在源主机要产生多个相同的数据报文后，在产生第二个数据报文，这通常是无法容忍的。
而且对于一台主机来说，同时不停的产生一个报文来说也是一个很大的负担。
如果采用组播的方式，源主机可以只需要发送一个报文就可以到达每个需要接受的主机上，这中间还要取决于路由器对组员和组关系的维护和选择。
4．组播和广播的区别？如同上个例子，当有多台主机想要接收相同的报文，广播采用的方式是把报文传送到局域网内每个主机上，不管这个主机是否对报文感兴趣。
这样做就会造成了带宽的浪费和主机的资源浪费。
而组播有一套对组员和组之间关系维护的机制，可以明确的知道在某个子网中，是否有主机对这类组播报文感兴趣，如果没有就不会把报文进行转发，并会通知上游路由器不要再转发这类报文到下游路由器上。
众所周知的D类IP地址D类地址用途224.0.0.1 在一个子网上的所有主机224.0.0.2 在一个子网上的所有路由器224.0.0.4 所有DVMRP协议的路由器224.0.0.5 所有开放最短路径优先（OSPF）路由器224.0.0.6 所有OSPF指定路由器224.0.0.9 所有RIPv2路由器224.0.0.13 所有PIM协议路由器224.0.0.0-224.0.0.255 保留作本地使用，做管理和维护任务239.0.0.0-239.255.255.255 留用做管理使用二、组播协议的要素通过和广播，单播的数据传输方式的比较，我们可以发现组播中最关键的两个部分：1．组的管理和维护在组播这套协议中，在网络设备和所连接的子网需要有一套协议或机制来保证网络设备知道所连接的子网中，有多少台主机属于一个特定的组。
局域网内组播的实现
局域网内组播的实现局域网内组播（Multicast）是在一段时间内将数据从一个源主机发送到一组目标主机的一种通信方式。
相比广播（Broadcast），组播能够通过复用IP地址实现跨子网的数据传输，提高了网络效率和带宽利用率。
本文将介绍局域网内组播的实现方法和技术。
一、组播的基本概念在开始介绍局域网内组播的实现前，我们先来了解一些基本概念：1. 组播组（Multicast Group）：一组具有相同组播IP地址的主机，用于接收组播数据。
组播组可以是静态的（预定义）或动态的（根据需要创建和删除）。
2. 组播IP地址（Multicast IP Address）：用于标识组播数据包的目的地址。
组播IP地址范围为224.0.0.0~239.255.255.255，其中224.0.0.0~224.0.0.255为预留地址，用于协议和管理。
3. 组播路由（Multicast Routing）：指数据在组播源和组播组之间的传输路径。
组播路由协议在网络中维护和传递组播数据。
二、组播实现技术局域网内组播的实现可以采用多种技术和协议。
下面介绍两种常见的组播实现技术。
1. Internet Group Management Protocol（IGMP）IGMP是一种基于主机的组播协议，用于主机和本地区域网络（LAN）交换组播组信息。
IGMP通信包括三个实体：主机、本地路由器（LAN Router）和组播路由器。
主机需要发送IGMP报文来加入或离开组播组，本地路由器则通过IGMP报文了解组播组成员信息，组播路由器用于传输组播数据。
IGMP协议的实现方式如下：（1）主机发送IGMP报文给本地路由器，告知其加入或离开组播组。
（2）本地路由器接收到IGMP报文后，维护组播组成员信息表，并根据需要向其他网络传递组播信息。
（3）组播路由器根据组播组成员信息进行数据的传输，以保证数据传输到目标主机。
2. Protocol Independent Multicast（PIM）PIM是一种基于路由器的组播协议，用于在不同网络中构建组播路由。
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组播基本概念
组播IP地址----224.0.0.0到239.255.255.255
组播IP地址用于标识一个IP组播组。
IANA（internet assigned number authority）把D类地址空间分配给IP组播，其范围是从224.0.0.0到
239.255.255.255。
如下图所示(二进制表示)，IP组播地址前四位均为1110八位组（1）八位组（2）八位组（3）八位组（4）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。
224.0.0.0～224.0.0.255为预留的组播地址（永久组地址），地址224.0.0.0保留不做分配，其它地址供路由协议使用
224.0.1.0～238.255.255.255为用户可用的组播地址（临时组地址），全网范围内有效
239.0.0.0～239.255.255.255为本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内有效。
常用的预留组播地址列表如下：
224.0.0.0 基准地址（保留）
224.0.0.1 所有主机的地址
224.0.0.2 所有组播路由器的地址
224.0.0.3 不分配
224.0.0.4 dvmrp（Distance Vector Multicast Routing Protocol，距离矢量组播路由协议）路由器
224.0.0.5 ospf（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）路由器
224.0.0.6 ospf dr（Designated Router，指定路由器）
224.0.0.7 st (Shared Tree，共享树)路由器
224.0.0.8 st 主机
224.0.0.9 rip-2 路由器
224.0.0.10 Eigrp(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol ,增强网关内部路由线路协议)路由器224.0.0.11 活动代理
224.0.0.12 dhcp 服务器/中继代理
224.0.0.13 所有pim (Protocol Independent Multicast,协议无关组播)路由器224.0.0.14 rsvp （Resource Reservation Protocol，资源预留协议）封装
224.0.0.15 所有cbt 路由器
224.0.0.16 指定sbm（Subnetwork Bandwidth Management，子网带宽管理）224.0.0.17 所有sbms
224.0.0.18 vrrp（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议）组成员关系协议(IGMP)
IGMP协议运行于主机和与主机直接相连的组播路由器之间，主机通过此协议告诉本地路由器希望加入并接受某个特定组播组的信息，同时路由器通过此协议周期性地查询局域网内某个已知组的成员是否处于活动状态（即该网段是否仍有属于某个组播组的成员），实现所连网络组成员关系的收集与维护。
IGMP有三个版本，IGMPv1由RFC1112定义，目前通用的是IGMPv2，由RFC2236定义。
IGMPv3目前仍然是一个草案。
IGMPv1中定义了基本的组成员查询和报告过程，IGMPv2在此基础上添加了组成员快速离开的机制，IGMPv3中增加的主要功能是成员可以指定接收或指定不接收某些组播源的报文。
这里着重介绍IGMPv2协议的功能。
IGMPv2通过查询器选举机制为所连网段选举唯一的查询器。
查询器周期性的发送普遍组查询消息进行成员关系查询；主机发送报告消息来应答查询。
当要加入组播组时，主机不必等待查询消息，主动发送报告消息。
当要离开组播组时，主机发送离开组消息；收到离开组消息后，查询器发送特定组查询消息来确定是否所有组成员都已离开。
通过上述IGMP机制，在组播路由器里建立起一张表，其中包含路由器的各个端口以及在端口所对应的子网上都有哪些组的成员。
当路由器接收到某个组G的数据报文后，只向那些有G的成员的端口上转发数据报文。
至于数据报文在路由器之间如何转发则由路由协议决定，IGMP协议并不负责。
网络二层组播相关协议
网络二层组播相关协议包括IGMP Snooping ,IGMP Proxy和CGMP协议。
IGMP Snooping的实现机理是：交换机通过侦听主机发向路由器的IGMP成员报告消息的方式，形成组成员和交换机接口的对应关系；交换机根据该对应关系将收到组播数据包只转给具有组成员的接口。
IGMP Proxy与IGMP Snooping实现功能相同但机理相异：IGMP snooping只是通过侦听IGMP的消息来获取有关信息，而IGMP Proxy则拦截了终端用户的IGMP请求并进行相关处理后，再将它转发给上层路由器。
CGMP(Cisco Group Management Protocol)是Cisco基于客户机/服务器模型开发的私有协议，在CGMP的支持下，组播路由器能够根据接收到的IGMP数据包通知交换机哪些主机何时加入和脱离组播组，交换机利用由这些信息所构建的转发表来确定将组播数据包向哪些接口转发。
GMRP是主机到以太网交换机的标准协议，它使组播用户可以在第二层交换机上对组播成员进行注册。
组播路由协议（PIM-SM）
众多的组播路由协议中，目前应用最多的协议是PIM-SM稀疏模式协议无关组播。
在PIM-SM域中，运行PIM-SM协议的路由器周期性的发送Hello消息，用以发现邻接的PIM路由器，并且负责在多路访问网络中进行指定路由器(DR)的选举。
这里，DR负责为其直连组成员朝着组播分发树根节点的方向发送"加入/剪枝"消息，或是将直连组播源的数据发向组播分发树。
编址
A类0.0.0.0 - 127.255.255.255
B类128.0.0.0 - 191.255.255.255
C类192.0.0.0 - 223.255.255.255
D类224.0.0.0 - 239.255.255.255
A,B,C类ip包转发基于目的ip地址。
D类(组播地址)包转发基于源地址。
组播地址的分类
保留——224.0.0.0 - 224.0.0.255
用户组播地址——224.0.1.0 - 238.255.255.255
本地管理组——239.0.0.0 - 239.255.255.255 （用于私人组播领域，类似私有IP地址）
RPF：
a multicast packet received on an interface will be accepted if received on the interface that would be used to send a unicast ip packet back to the source;this is called reverse path forwarding(RPF).
逆向路径转发：
设备在接口上收到组播报文后，如果去往组播源的单播路由也是从该接口学到的，则转发组播数据，否则丢弃。
有没有以太网专用的MAC组播地址？
以下列出一些以太网专用的组播地址：
Ethernet multicast address Type Field Usage
01-00-0C-CC-CC-CC 0x0802 CDP (Cisco Discovery Protocol), VTP (VLAN Trunking )
01-00-0C-CC-CC-CD 0x0802 Cisco Shared Spanning Tree Protocol Address 01-80-C2-00-00-00 0x0802 Spanning Tree Protocol (for bridges) IEEE 802.1D。