【miscellaneous】多播的实现和需要注意的问题

多播的实现和需要注意的问题

 

       前段时间研究了一小段时间的网络多播问题，自己很有感触，把自己的经历写出来，希望有需要的可以少走一些弯路。

         先说一下原理，我觉得这个还是需要说一下的。

         网络中存在三种传输概念，单播，多播，广播，单播和广播大家可能都很了解，单播，连接的建立是一对一的，广播则是向一个网络内所有用户发送。

         我们这里只说多播，多播的好处我就不说了，节省带宽什么的。

        其实我个人觉得，单播多播都可以看错是某种意义上的广播，单播可以理解为网络只有一个用户，多播则可以理解为是受限制的一组广播用户（指定的一组用户）。

网络中存在五种IP地址，A,B,C,D,E类

需要明白的一点事，IP地址分为两部分，IP=类别+网络号+主机号

           类别号     网络号       主机号

A类，   0             1~126          0~255 0~255 1~254

B类，10              128~191     0~255 0~2551~254

C类，110            192~223     0~255 0~255 1~254

D类，1110         224~239      0~255 0~255 1~254

E类，1111          240~255 0~255 0~255 1~254

 

 

 

排版不是我想要的，还是看图吧。

其中，对于A类地址来说，10.0.0.0 ~ 10.255.255.255为私有地址，127.0.0.0~127.255.255.255为回环地址，主机ID全0标识一个网络，主机ID全1表示广播地址，B类地址：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255为私有地址，主机ID全0标识一个网络，主机ID全1表示广播地址，C类地址：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255为私有地址（这个应该很熟悉吧），主机ID全0标识一个网络，主机ID全1表示广播地址。

          组播对应的MAC地址：01-00-5e-xx-xx-xx

映射关系：

          

 

 

         多播只会由感兴趣的端口接收，他是怎么知道这些端口的呢？这里就要说D类地址了。这里一定要理解一个概念：多播组。多播的数据是定向的发给一个多播组的，这样凡是多播组内的成员就会收到数据，有人问了，网络上有那么多多播组，是怎么知道要发给哪个组。这里就是D类地址了，D类地址充当了多播组的标识，记住，仅仅是标识。可以理解为，多播组的目的地址，多播组的ID。所有的主机可以选择加入多播组，也就是被标记为一个该多播组的一个ID。如何加入多播组是技术问题，我们后面讲。

          那么接下来的问题是，分布在全球的这么多台主机，如果美国的一台主机加入了这个多播组，英国的一个主机也加入了同样一个多播组，而我源头是中国这边的主机，那么他怎么发过去呢？

          需要考虑的问题，数据包如何到达子网路由器（主机-路由器之间的组成员关系协议），数据包如何在公网内路由（路由器-路由器之间的组播路由协议）（转发规则），数据如何被目的子网路由器接受并转发。

           首先，这个数据包要能到达你所在的子网的路由器，这一步如何实现的？答案，是IGMP协议。

IGMP（Internet Group Management Protocol），看名字就可以看出是因特网组播管理协议。是主机与路由器之间唯一的信令协议。目前有三个版本，V1，V2，V3（不同之处主要是V1，V2，V2是主动离开组播组，V1则是不会主动离开）.通过用wireshark软件抓包测试，你会发现，目前网络上大部分是V2版本的组播协议包。主机向本地路由器发送一个IGMP，加入相对应的组播（组播地址端口，自己定义）。这样主机是可以加入组播了，但是到来的组播数据包是如何知道数据包要发给谁呢？还是IGMP！当发现有数据包来的时候，本地路由器向本地子网内的主机发送一个查询报文（IGMP），加入了多播组的主机则会发送一个回复给路由器（IGMP包），那后面就会转发此数据包了。如果主机要离开组播组怎么办呢？也是IGMP！主机只需要向路由器发送一个离开的消息（IGMP包）给路由器就可以了。

           数据发送到路由器后，路由器根据什么将数据包转发到其他路由器呢（公网内路由器的转发）？答案是：域内组播路由协议及域间组播路由协议。其实个人感觉不需要区分这个域间和域内路由，我们只需要关心，数据包可以在因特网上自由转发就可以了。这里需要知道的是两个域内路由协议，PIM-SM，PIM-DM，DVMRP（主要区别是密集模式和稀疏模式区别）。路由器间的转发需要的是这几个路由协议，原理在网上一搜一大堆，我就不讲了。这几个协议主要在转发，邻居发现什么的有些区别，比如说剪枝策略。

         组播的转发利用了一个叫逆向路径转发策略（RPF），RPF协议决定是否转发次数据包以及丢弃掉。

        路由器检查到达组播包的源地址，如果信息包是在可返回源站点的接口上到达，则RPF检查成功，信息包被转发如果RPF检查失败，丢弃信息包。

         大家这个时候可能对这个有些概念，组播说的也很神乎，比如很省带宽，毕竟是一发多，只需要发送一份，但是可以很多都接受。比单播好用多了，那你可能会问，那组播的应用应该很广了？答案是肯定的，组播的应用很多，比如多媒体会议，联网游戏等。但是有个问题目前确实致命的！应用的条件：路由器没有开启这个功能！！！

          大致可以说一下组播路由的过程，数据包从源端口出发，经路由器转发（这个应该是所有路由器都会经过，可是所有哦），然后到达有目的组播的成员则转发给他。这个时候你可能会发现一个问题，如果组播大规模应用的话，那网络上这种数据包会非常多，毕竟谁都可以创建组播组，然后发送，路由器是要进行转发的。

          我自己本来也是想实现一个组播功能的类似于视频会议的应用的，但是测试的时候发现，数据包就是冲不出去内网，只能在局域网内转（局域网内可以收到）。后来发现是路由器虽然有这个功能，但是默认都给关闭了。记得当时查这个资料的时候，在一个路由器管理员配置的一个BBS，上面一个人发帖，有人回答说：管理员如果开启这个功能，那只能说有病。足可以看出，目前路由器对组播支持的尴尬处境。

         所以这里只是提醒一下做这个的朋友，路由器对这个支持不是很好，如果要做的话多考虑一下。可能我理解不对，如果有做出来这个的，希望能提供观点哈。