计算机网络的三种通讯模式（单播，广播，组播）

Posted 2020-10-29 进无止境

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1.单播（Unicast）

单播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。

“单播”可以理解为一个人对另外一个人说话，，此时信息的接收和传递只在两个节点之间进行，参见图1。 

 

单播的优点： 
1）服务器及时响应客户机的请求 
2）服务器针对每个客户不通的请求发送不通的数据，容易实现个性化服务。 
单播的缺点： 
1）服务器针对每个客户机发送数据流，服务器流量＝客户机数量×客户机流量；在客户数量大、每个客户机流量大的流媒体应用中服务器不堪重负。 
2）现有的网络带宽是金字塔结构，城际省际主干带宽仅仅相当于其所有用户带宽之和的5％。如果全部使用单播协议，将造成网络主干不堪重负。现在的P2P应用就已经使主干经常阻塞。而将主干扩展20倍几乎是不可能。

 

2.广播（Broadcast）

广播是指在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。

“广播”可以理解为一个人通过广播喇叭对在场的全体说话，这样做的好处是通话效率高，信息一下子就可以传递到全体，如图2所示。

 

广播的优点： 

1）网络设备简单，维护简单，布网成本低廉 
2）由于服务器不用向每个客户机单独发送数据，所以服务器流量负载极低。

广播的缺点： 
1）无法针对每个客户的要求和时间及时提供个性化服务。 
2）网络允许服务器提供数据的带宽有限，客户端的最大带宽＝服务总带宽。例如有线电视的客户端的线路支持100个频道（如果采用数字压缩技术，理论上可以提供500个频道），即使服务商有更大的财力配置更多的发送设备、改成光纤主干，也无法超过此极限。也就是说无法向众多客户提供更多样化、更加个性化的服务。 
3）广播禁止允许在Internet宽带网上传输。

 

3.组播（Multicast）

组播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。

“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3所示。

 

组播的优点： 
1）需要相同数据流的客户端加入相同的组共享一条数据流，节省了服务器的负载。具备广播所具备的优点。 
2）由于组播协议是根据接受者的需要对数据流进行复制转发，所以服务端的服务总带宽不受客户接入端带宽的限制。IP协议允许有2亿6千多万个组播，所以其提供的服务可以非常丰富。 
3）此协议和单播协议一样允许在Internet宽带网上传输。

组播的缺点： 
1）与单播协议相比没有纠错机制，发生丢包错包后难以弥补，但可以通过一定的容错机制和QOS加以弥补。 
2）现行网络虽然都支持组播的传输，但在客户认证、QOS等方面还需要完善，这些缺点在理论上都有成熟的解决方案，只是需要逐步推广应用到现存网络当中。

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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。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） 
1110XXXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX 
单播可以看作仅包括一台机器群组的组播；广播可以看作包含了所有机器群组的组播.组播出现时间最晚但同时具备单播和广播的优点，最具有发展前景。