组播（Multicast）传输

Posted on 2016-03-14 17:23 蝈蝈俊阅读(26347) 评论(1) 编辑收藏举报

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。

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。
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。
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”。

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。

参考： http://colobu.com/2014/10/21/udp-and-unicast-multicast-broadcast-anycast

组播IP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。
参考:http://baike.baidu.com/view/492256.htm

永久的组播地址：

224.0.0.0 基准地址（保留）
224.0.0.1 所有主机的地址（包括所有路由器地址）
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 所有ospf路由器
224.0.0.6 ospf DR/BDR
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sbm
224.0.0.17 所有sbms
224.0.0.18 vrrp

以太网传输单播ip报文的时候，目的mac地址使用的是接收者的mac地址。但是在传输组播报文时，传输目的不再是一个具体的接收者，而是一个成员不确定的组，所以使用的是组播mac地址。

组播mac地址是和组播ip地址对应的。iana（internet assigned number authority）规定，组播mac地址的高24bit为0x01005e，mac 地址的低23bit为组播ip地址的低23bit。
由于ip组播地址的后28位中只有23位被映射到mac地址，这样就会有32个ip组播地址映射到同一mac地址上。

组成员机制

要将组播数据准确发送给组成员，必须先确定哪些网络的哪些主机是组成员，只有先确定了成员的位置，才能正确转发组播。当组成员不再需要接收组播的时候，就应该停止向成员发送组播，要确定组成员不再需要接收组播，就必须在成员退出时明确通告发送者。要确定组成员，有两种方式：查询和报告。

查询，就是一台路由器向网络中发出查询消息，查询是否要主机要加入组，如果有主机应答，那么路由器就可以请求上游路由器把组播流量前转到这个子网中，如果没有主机应答，则请求上游路由器停止向其前转组播流量。

报告，主机也可以不必等待路由器的查询，可以主动向路由器请求加入某个组，退出时也要向路由器发送退出消息，让路由器停止向其前转组播流量。

在网络中，要确定组成员，需要使用一种协议，这种协议就是IGMP (Internet Group Management Protocol)因特网组管理协议，IGMP运行在路由器和主机之间，因为当组播发送者和组成员在不同网络时，需要路由器为组播数据提供转发，那么路由器就必须确认自己直连的网络中是否存在组成员，可以使用查询和报告来发现组成员，IGMP就可以完成这样的工作。

参考：http://www.china-ccie.com/ccie/lilun/Multicast/Multicast.html

组播数据包的生存时间

将消息发送到多播组时，该主机和端口的所有预定接收者都将接收到消息（在数据包的生存时间范围内，请参阅下文）。套接字不必成为多播组的成员即可向其发送消息。

多数多播包的TTL比较低: 所有的IP包都有一个“生存时间”（time-to-live）,或者叫TTL。和DNS记录不一样，TTL指定一个包到达目的地之前跳过网络的最大次数。单播包通常被允许穿越30个网络（比如，被路由或”跳“过29个路由），穿过网络通常小于15次”跳越“，所以30的限制经常用于当网络配置的很烂时把数据包杀掉。但是许多程序发多播时把TTL设为一个很低的值，通常为0（这样消息不会离开自身的设备）。

设置为1表示只能发到本地网络的计算机，设置为2 表示只能穿过一个路由。很少有应用想把多播发给整个校园网络的未知设备，更不会发给整个网络。

诸多路由都设置了很高的TTL阈值：很多网络路由器，特别是WAN路由和internet网关路由都有很高的TTL阈值，这样它们就不会发送这些低TTL（如15）的多播包。这样可以防止多播从本地网络泄漏。

路由器一般配置成完全不发送多播，或只发一些特定的地址，或配置成阻塞多播包。

每当多播路由器转发多播数据包时，数据包中的TTL值都会被减1，若数据包的TTL减少到0，则路由器将抛弃该数据包。TTL的值是多少，多播数据便最多能经过多少个多播路由器。例如，TTL值为0，则多播只能在本地主机的多个套接字间传播，而不能传播到“网线”上；TTL值为1（默认值），则多播数据遇到第一个路由器，便会被它“无情”地丢弃，不允许传出本地网络之外，即只有同一个网络内的多播组成员才能收到多播数据。

Java文档中这部分参考：http://udn.yyuap.com/doc/jdk6-api-zh/java/net/MulticastSocket.html