《网络编程》广播和多播

Posted 2020-09-16

概述

主机可採用的通信方式有例如以下三种：

1. 单播：单台主机与单台主机之间的数据通信；
2. 广播：单台主机向网络中全部主机发送数据报的过程；
3. 多播：单台主机向选定的一组主机发送数据报的过程；

        在网络协议中 IP 地址有三种方式，即为单播地址、广播地址 以及 多播地址。如果多个主机上的共享信道网络是以太网，每一个以太网帧包括源主机和目的主机的以太网地址。

若目的地址仅指定单个接收接口，则称为单播。在单播方式下，随意两台主机之间的通信不会干扰网内其它主机。若目的地址包括网上的全部主机的接收接口时，即一个主机要向网上全部主机发送帧，则称为广播。若一个主机把帧发送给属于多播组的多个主机，则称为多播。广播和多播仅应用于 UDP。能够将数据报文同一时候传给多个接收者，而 TCP 是一个面向连接的字节流协议。意味着仅仅能执行于两个主机（由 IP 地址确定）内的两个进程（由port号确定）之间的一条连接。

        首先了解下信道传送的帧在主机的过滤过程。例如以下图所看到的：

信道传送的帧在主机的过滤过程：

1. 首先，网卡查看由信道传送给来的帧，确定是否接收该帧，对该帧进行检验和。若检验和出错。则将其丢弃，若检验和正确。则将其传送给设备驱动程序。
2. 设备驱动程序也对来自接口卡的帧进行过滤，首先确认该帧指定的协议类型。然后进行多播过滤检測该主机是否属于多播地址说明的多播组，若帧的指定协议类型为 IP 协议。则将其传给 IP 层。
3. 在 IP 层中依据 IP 地址中的源地址和目的地址进程过滤检測。若正常则将其传送给下一层，如果是 UDP 层。
4. 每次 UDP 接收来自 IP 传送来的数据报，再依据port号进行数据报过滤，若当前没有使用该port号的进程。则将其丢弃。并产生一个 ICMP 不可达报文，若是检验和错误，则直接将其丢弃；

广播

广播可分为两大类：定向的广播 和 受限的广播

1. 受限的广播：受限的广播地址是 255.255.255.255。该地址用于主机配置过程中 IP 数据报的目的地址。此时。主机并不知道它所在的网络掩码，甚至它的 IP 地址都不知道。不论什么情况下。路由器都不能转发目的地址为受限的广播地址的数据报，因此。受限的广播地址的数据报仅仅能出如今本地网络中。

2. 定向的广播：定向广播是将数据包发送到向本网络之外的特定网络全部主机。定向广播的目的地址是定向网络的广播地址。
   • 指向网络的广播：指向网络的广播地址是主机号全为 1 的地址。比如 A 类网络广播地址是netid.255.255.255，当中 netid 是 A 类网络的网络号。路由器必须转发指向网络的广播。

   • 指向子网的广播：指向子网的广播地址为主机号全为 1 且有特定子网号的地址。作为子网直接广播地址的 IP 地址须要了解子网掩码。

   • 指向全部子网的广播：指向全部子网的广播也须要连接目的网络的子网掩码，以便与指向网络的广播区分开来。

     指向全部子网的广播地址的子网号即主机全是 1。

多播

        多播也称为组播，组播是向指定的一组主机发送数据包。

与单播相比，提高了发送数据包的效率。与广播相比。降低了网络流量。与广播不同的是。要实现组播须要在接受组播的客户机上安装对应的client程序。

能接收发送一个特定多播组地址数据的主机集合称为主机组。

IP 多播提供两类服务：

1. 向多个目的地址传送数据。
2. 客户对server的请求；

总结

        单播是将数据报发给特定的单台主机，广播是将数据报发送给网络中全部的主机，而多播是将数据报发送给网络的一个主机组。广播的缺点是网络中的全部主机都必须处理数据报。而多播不须要，降低了网络流量。

《TCP/IP 具体解释》