HCIE数通知识精讲-IP组播基础（part-1）

（1）介绍

1.1.1. 定义

作为IP传输三种方式之一，IP组播通信指的是IP报文从一个源发出，而被转发到一组特定的接收者。相较于传统的单播和广播，IP组播可以有效地节约网络带宽、降低网络负载，所以在IPTV、实时数据传送和多媒体会议等诸多方面都有广泛的应用。

1.1.2. 目的

传统的IP通信有两种方式：单播（Unicast），信息源为每个需要信息的主机都发送一份独立的报文；广播（Broadcast），信息源将信息发送给该网段中的所有主机，而不管其是否需要该信息。如果要将数据从一台主机发送给多个主机而非所有主机，则要么采用广播方式，要么由源主机分别向网络中的多台目标主机以单播方式发送多份数据，如图1所示。

图1 采用单播和广播方式进行点对多点传输数据示意图

· 采用单播方式时，网络中传输的信息量与需要该信息的用户量成正比。当需要该信息的用户数量较大时，信息源需要将多份内容相同的信息发送给不同的用户，这对信息源以及网络带宽都将造成巨大的压力。由此可以看出，该传输方式不利于信息的批量发送，只适用于用户稀少的网络。

· 采用广播方式时，不需要接收信息的主机也将收到该信息，这样不仅信息的安全性得不到保障，而且会造成同一网段中信息泛滥。由此可见，该传输方式不利于与特定对象进行数据交互，并且还浪费了大量的带宽。

由上述可见，传统的单播和广播通信方式不能有效地解决单点发送、多点接收的问题。

组播（Multicast）可以很好的解决点对多点的数据传输，如图2所示，源只发送一份数据，网络中只有需要该数据的主机（目标主机HostA和HostC）可以接收该数据，其他主机（HostB）不能收到该数据。

图2 采用组播方式进行点对多点传输数据示意图

组播相对单播和广播有如下优势：

· 相比单播，由于被传递的信息在距信息源尽可能远的网络节点才开始被复制和分发，所以用户的增加不会导致信息源负载的加重以及网络资源消耗的显著增加。

· 相比广播，由于被传递的信息只会发送给需要该信息的接收者，所以不会造成网络资源的浪费，并能提高信息传输的安全性。

（2）组播基本概念

组播传输的特点是一点发出，多点接收。如图1所示为组播的传输模型示意图，网络中存在信息发送源Source，感兴趣的用户HostA和HostC提出信息需求，Source发出的数据只有HostA和HostC会接收到。

图1 组播方式示意图

· 组播组：用IP组播地址进行标识的一个集合。任何用户主机（或其他接收设备），加入一个组播组，就成为了该组成员，可以识别并接收发往该组播组的组播数据。

· 组播源：信息的发送者称为“组播源”，如图1中的Source。一个组播源可以同时向多个组播组发送数据，多个组播源也可以同时向一个组播组发送报文。组播源通常不需要加入组播组。

· 组播组成员：所有加入某组播组的主机便成为该组播组的成员，如图1中的HostA和HostC。组播组中的成员是动态的，主机可以在任何时刻加入或离开组播组。组播组成员可以广泛地分布在网络中的任何地方。

· 组播路由器：支持三层组播功能的路由器或三层交换机，如图1中的各个Router。组播路由器不仅能够提供组播路由功能，也能够在与用户连接的末梢网段上提供组播组成员的管理功能。

表1以收看某电视频道的节目为例来类比IP组播中的概念。