【计算机网络】网络层（六）—— IP组播与移动IP

一、IP 组播

1. IP数据报的三种传输方式

单播：单播用于发送数据包到单个目的地，且每 发送一份单播报文都使用一个单播IP地址作为目的地址。是一种点对点传输方式。

广播：广播是指发送数据包到同一广播域或子网内的所有设备的一种数据传输方式，是一种点对多点传输方式。

组播（多播）：当网络中的某些用户需要特定数据时，组播数据发送者仅发送一次数据，借助组播路由协议为组播数据包建立组播分 发树，被传递的数据到达距离用户端尽可能近的节点后才开始复制和分发，是一种点对多点传输方式。

2. 单播和组播的比较

单播在发送者和每一接收者之间需要单独的数据信道。
组播提高了数据传送效率。减少了主干网出现拥塞的可能性。组播组中的主机可以是在同一个物理网络，也可以来自不同的物理网络（如果有组播路由器的支持）。

组播路由器：运行组播协议的路由器

3. IP组播地址

IP组播地址让源设备能够将分组发送给一组设备。属于多播组的设备将被分配一个组播组IP地址（一群共同需求主机的相同标识）。
组播地址范围为 224.0.0.0～239.255.255.255（D类地址），一个D类地址表示一个组播组。只能用作分组的目标地址。源地址总是为单播地址。

IP组播地址的特点：
1.组播数据报也是“尽最大努力交付”，不提供可靠交付，应用于UDP。
2.对组播数据报不产生ICMP差错报文。
3.并非所有D类地址都可以作为组播地址。

4. IP组播的分类

组播可以分为两种:一种只在本局域网上进行硬件组播;另一种则在因特网的范围内进行组播。在因特网上进行组播的最后阶段，还是要把组播数据报在局域网上用硬件组播交付给组播组的所有成员[见下图]。下面讨论这种硬件组播。

IGMP 协议与组播路由选择协议

1. IGMP工作的两个阶段

ROUND 1：

某主机要加入组播组时，该主机向组播组的组播地址发送一个IGMP报文，声明自己要称为该组的成员。
本地组播路由器收到 IGMP 报文后，要利用组播路由选择协议把这组成员关系发给因特网上的其他组播路由器。

ROUND 2：
本地组播路由器周期性探询本地局域网上的主机，以便知道这些主机是否还是组播组的成员。
只要有一个主机对某个组响应，那么组播路由器就认为这个组是活跃的；如果经过几次探询后没有一个主机响应，组播路由器就认为本网络上的没有此组播组的主机，因此就不再把这组的成员关系发给其他的组播路由器。

• 组播路由器知道的成员关系只是所连接的局域网中有无组播组的成员。

2. 组播路由选择协议

• 组播路由选择协议目的是找出以源主机为根节点的组播转发树。
• 构造树可以避免在路由器之间兜圈子。
• 对不同的多播组对应于不同的多播转发树；同一个多播组，对不同的源点也会有不同的多播转发树。

总结

• 在单播路由选择中，路由器只能从它的一个接口转发收到的分组
• 在组播路由选择中、路由器可以从它的多个接口转发收到的分组

二、移动 IP

1. 移动 IP的概念

移动IP技术是移动结点(计算机/服务器等)以固定的网络IP地址，实现跨越不同网段的漫游功能，并保证了基于网络IP的网络权限在漫游过程中不发生任何改变。

基于IPv4的移动IP定义三种功能实体:移动结点、归属代理（也称本地代理）和外埠代理(也称外部代理)。归属代理和外埠代理又统称为移动代理。

移动结点：具有永久IP地址的移动设备。
归属代理（本地代理）：一个移动结点的永久“居所”称为归属网络，在归属网络中代表移动节点执行移动管理功能的实体叫做归属代理。
永久地址（归属地址/主地址）：移动站点在归属网络中的原始地址。
外部代理（外地代理）：在外部网络中帮助移动节点完成移动管理功能的实体称为外部代理。
转交地址（辅地址）：可以是外部代理的地址或动态配置的一个地址。

2. 移动 IP 的通信过程

移动P技术的基本通信流程如下:

1)移动结点在本地网时，按传统的TCP/IP方式进行通信（在本地网中有固有的地址)。
2）移动结点漫游到一个外地网络时，仍然使用固定的P地址进行通信。为了能够收到通信对端发给它的 IP分组，移动结点需要向本地代理注册当前的位置地址，这个位置地址就是转交地址（它可以是外部代理的地址或动态配置的一个地址)。
3）本地代理接收来自转交地址的注册后，会构建一条通向转交地址的隧道，将截获的发给
移动结点的P分组通过隧道送到转交地址处。
4）在转交地址处解除隧道封装，恢复原始的 IP分组，最后送到移动结点，这样移动结点在外网就能够收到这些发送给它的 IP分组。
5）移动结点在外网通过外网的路由器或外部代理向通信对端发送 IP数据包。
6)移动结点来到另一个外网时，只需向本地代理更新注册的转交地址，就可继续通信。
7）移动结点回到本地网时，移动结点向本地代理注销转交地址，这时移动结点又将使用传统的TCP/IP方式进行通信。

移动P为移动主机设置了两个P地址，即主地址和辅地址（转交地址)。移动主机在本地网时，使用的是主地址。当移动到另一个网络时，需要获得一个临时的辅地址，但此时主地址仍然不变。从外网移回本地网时，辅地址改变或撤销，而主地址仍然保持不变。

习题

1．以太网组播IP地址224.215.145.230应该映射到的组播MAC地址是().
A. 01-00-5E-57-91-E6
B.01-00-5E-D7-91-E6
C.01-00-5E-5B-91-E6
D.01-00-5E-55-91-E6

以太网组播地址块的范围是01-00-5E-00-00-00~01-00-5E-7F-FF-FF，而且在每个地址中，只有后23位可用组播。这样，只能和D类P地址中的后23位有–一对应关系。D类P地址可供分配的有28位,可见这28位中的前5位不能用来构成以太网硬件地址。215的二进制为11010111,其中，在映射过程中最高位为0，因此215.145.230的二进制为01010111.10010001.11100110，对应的十六进制数是57-91-E6。
答案：A

2一台主机移动到了另一个LAN中，如果一个分组到达了它原来所在的LAN中，那么分
组会被转发给（).
A.移动 IP的本地代理
B.移动IP的外部代理
C.主机
D.丢弃

当一个分组到达用户的本地LAN时，它被转发给某一台与本地LAN相连的路由器。该路由器寻找目的主机，这时本地代理响应该请求，将这些分组封装到一些新P分组的载荷，并将新分组发送给外部代理，外部代理将原分组解出来后，移交给移动后的主机。
答案：A

3、如果一台主机的P地址为160.80.40.20/16，那么当它移动到了另一个不属于160.80/16子网的网络中时，它将（).
A.可以直接接收和直接发送分组，没有任何影响
B.既不可以直接接收分组，也不可以直接发送分组
C.不可以直接发送分组，但可以直接接收分组
D.可以直接发送分组，但不可以直接接收分组

因为所有路由器都是按照子网来安排路由器的，因此所有发往主机160.80.40.20/16的分组都会被发送到160.80/16子网中，当主机离开了这个子网时，自然就不能直接接收和直接发送分组，但可以通过转交地址来间接接收和发送分组。
答案：B