网络层（7） IP数据报的传输方式 移动IP

一、IP数据报的传输方式

　　IP数据报在网络上的传播方案可以分为三种，分别是单播、广播、组播（多播）。

　　单播：用于发送数据包到单个目的地，且每发送一个数据报文都使用一个单播地址做为目的地址，就是一种点对点的传输方式。

　　广播：指发送数据包到同一广播域或子网内的所有设备的一种数据传输方式，就是一种点对多点传输方式。

　　组播：当网络中的某些用户需要特定数据时，组播数据发送者仅发送一次数据，借助组播路由协议为组播数据包建立组播分发树，被传递的数据到达距离用户端尽可能近的节点后才开始复制和分发，是一种点对多点传输方式。

 　　

　　我们来看一看单播通信与组播通信的区别：

　　（1）单播通信

　　　　

　　以上是单播通信的实例，可以看到，当有90个用户同时需要收看电视节目时，在网络上需要创建90个信道对数据进行传输。

　　（2）组播通信

　　　　

　　以上是组播通信的实例，可以看到，当有90个用户同时需要收看电视节目时，在网络上的每一条信道上只需要创建1个信道对数据进行传输。当传递的数据到达距离用户端尽可能近的节点后才开始复制和分发给用户。

　　使用组播的传输方式大大提高了数据传输效率，减少了主干网络出现拥塞的可能性。但是要求路由器运行组播协议。 

 

二、IP组播地址

　　IP组播地址让源设备能够将分组发送给一组设备。属于多播组的设备将被分配一个组播组IP地址（共同需求的主机使用相同的地址）。

　　 组播地址范围是224.0.0.0 - 239.255.255.255（D类地址），一个D类地址表示一个组播组，只能作为分组的目标地址使用，源地址总是单播地址。

 　　

　　IP组播的特点

　　（1）组播数据报是“尽最大努力交付的”，不提供可靠交付，应用于UDP。

　　（2）对组播数据报不产生ICMP差错报文。

　　（3）并非所有D类地址都可以作为组播地址。

　　

 　　IP组播的分类，可以分为因特网范围内组播和硬件组播。

　　硬件组播：同单播地址一样，组播IP地址也需要相应的组播MAC地址在本地网络中实际传送帧。组播MAC地址以十六进制值01-00-5E打头，余下的6个十六进制位是根据IP组播组地址的最后23位转换得到的。

　　TCP/IP协议使用的以太网多播地址的范围是：

　　　　从01-00-5E-00-00-00至01-00-5E-7F-FF-FF。

　　　　

　　　　注：收到多播数据报的主机，还要在IP层利用软件进行过滤，把不是本主机接收的数据丢弃。

　　

　　IGMP协议与组播路由选择协议

　　这两个协议就是在因特网内需要完成组播所需要使用的协议。

　　IGMP协议：运行了IGMP协议的路由器可以知道在它下联的网络当中是否还有可以接收组播数据报的主机。

　　IGMP协议的工作过程：

　　（1）当某主机想要加入组播组时，该主机向组播组的组播地址发送一个IGMP报文，声明自己需要成为该组的成员，本地组播路由器收到IGMP报文后，要用于组播路由选择协议把这组成员关系发给因特网上的其他组播路由器。

　　（2）本地组播路由器周期性探询本地局域网上的主机，以便知道这些主机是否还是组播组的成员。

　　（3）只要有一个主机对某个组响应，那么组播路由器就认为这个组还是活跃的；如果经过几次探询后没有一个主机响应，组播路由器就认为本网络上没有此组播组的主机，因此就不再把这组的成员关系发给其他的组播路由器。

 

　　组播路由选择协议：

 　　组播路由选择协议的目的是找出源主机为根节点的组播转发树。对不同的多播组对应不同的多播转发树，同一个多播组，对不同的源点也会有不同的多播转发树。

　　

　　组播路由选择协议使用的三种算法：

　　（1）基于链路状态的路由选择

　　（2）基于距离向量的路由选择

　　（3）协议无关的组播

 

三、移动IP

　　移动IP技术是移动结点（计算机/服务器等）以固定的网络IP地址，实现跨越不同网段的漫游功能，并保证了基于网络iP的网络权限在漫游过程中不发生任何改变。

　　移动结点：具有永久IP地址的移动设备。

　　归属代理（本地代理）：一个移动结点拥有的就“居所”称为归属网络，在归属网络中代表移动节点执行移动管理功能的实体叫做归属代理。

　　外部代理（外地外理）：在外部网络中帮助移动节点完成移动管理功能的实体称为外部代理。

　　永久地址（归属地址/主地址）：移动站点在归属网络中的原始地址。

　　转交地址（辅地址）：移动站点在外部网络使用的临时地址。

　　

　　移动IP的实例：

　　　　

　　当主机A地址为131.8.6.7/16的主机，归属网络为131.8.0.0/16，那么路由器就作为本地代理。然后通过广域网，连接另一个主机A地址为131.8.6.7/16，它的被访网络为15.0.0.0/8，那么路由器就作为A主机在外部网络当中的外部代理。

　　当A主机需要进入被访网格：

　　（1）在外部代理路由器上登记获得一个转交地址，离开时注销。获得一个15.5.6.7/8的监时地址，与被访网络地址段相同（15.0.0.0/8）。

　　（2）被访网络的外部代理向本地代理登记转交地址。