IP多播基本概念-计算机网络

1988年，Steve Deering首次在其博士学位论文中提出IP多播（Multicast）的概念。1992年3月IETF在互联网范围内首次实验IETF会议声音的多播，当时有20个网点可同时听到会议的声音。IP多播是需要在互联网上增加更多的智能才能提供的一种服务。现在IP多播已成为互联网的一个热门课题。这是由于有许多的应用需要由一个源点发送到许多个终点，即一对多的通信，例如实时信息的交付（如新闻、股市行情等）、软件更新、交互式会议等。随着互联网的用户数目的急剧增加，以及多媒体通信的开展，有更多的业务需要IP多播来支持。

与单播相比，在一对多的通信中，多播可大大节约网络资源。图4-44（a）所示是视频服务器用单播方式向90台主机传送同样的视频节目。为此，需要发送90个单播，即同一个视频分组要发送90个副本。图4-44（b）所示是视频服务器用多播方式向属于同一个多播组的90个成员传送节目。这时，视频服务器只需把视频分组当作多播数据报来发送，并且只需发送一次路由器R1在转发分组时，需要把收到的分组复制成3个副本，分别向R2、R3和R4各转发1个副本。当分组到达目的局域网时，由于局域网具有硬件多播功能，因此不需要复制分组，在局域网上的多播组成员都能收到这个视频分组。

当多播组的主机数很大时（如成千上万个），采用多播方式就可明显地减轻网络中各种资源的消耗。在互联网范围的多播要靠路由器来实现，这些路由器必须增加一些能够识别多播数据报的软件。能够运行多播协议的路由器称为多播路由器（Multicast Router）。多播路由器当然也可以转发普通的单播IP数据报。

为了适应交互式音频和视频信息的多播，从1992年起，在互联网上开始实验虚拟的多播主干网（Multicast Backbone On the interNEt，MBONE）。MBONE可把分组传播给地点分散但属于一个组的许多台主机。现在多播主干网已经有了相当大的规模。

图4-44　单播与多播的比较

（a）单播；（b）多播(www.xing528.com)

在互联网上进行多播就叫作IP多播。IP多播所传送的分组需要使用多播IP地址。在互联网中每一台主机必须有一个全球唯一的IP地址。如果某台主机现在想接收某个特定多播组的分组，那么怎样才能使这个多播数据报传送到这台主机？

显然，这个多播数据报的目的地址一定不能写入这台主机的IP地址。这是因为在同一时间段可能有成千上万台主机加入同一个多播组。多播数据报不可能在其首部写入这样多的主机的IP地址。在多播数据报的目的地址写入的是多播组的标识符，然后设法让加入这个多播组的主机的IP地址与多播组的标识符关联起来。

其实多播组的标识符就是IP地址中的D类地址。D类IP地址的前4位是1110，因此D类地址范围是224.0.00～239.255.255.255。用每一个D类地址标志一个多播组。这样，D类地址共可标志228个多播组，也就是说，在同一时间段可以允许有超过2.6亿的多播组在互联网上运行。多播数据报也是“尽最大努力交付”，不保证一定能够交付多播组内的所有成员。因此，多播数据报和一般的IP数据报的区别就是它使用D类IP地址作为目的地址，并且首部中的协议字段值是2，表明使用网际组管理协议（IGMP）。

显然，多播地址只能用于目的地址，而不能用于源地址。此外，对多播数据报不产生ICMP差错报文。因此，若在Ping命令后面输入多播地址，则永远不会收到响应。

IP多播可以分为两种。一种是只在本局域网上进行硬件多播，另一种则是在互联网的范围进行多播。前一种虽然比较简单，但很重要，因为现在大部分主机都是通过局域网接入互联网的。在互联网上进行多播的最后阶段，还是要把多播数据报在局域网上用硬件多播交付多播组的所有成员［图4-44（b）］。