组播、广播、单播技术简介

       随着Internet网络的不断发展，网络中交互的各种数据、语音和视频信息越来越多，同时新兴的电子商务、网上会议、网上拍卖、视频点播、远程教学等服务也在逐渐兴起。这些服务大多符合点对多点的模式，对信息安全性、有偿性、网络带宽提出了较高的要求。那么如何在IP网络中实现点对多点的数据传输呢？

       我们先来了解一下IP数据传输的基础知识。IP数据传输基础是IP地址，Internet使用IP地址标识并区分连接在网络上的各种设备。IP报文使用IP地址标识发送对象，也就是报文目的地址。用户主机根据接口能够识别的IP地址，来接收IP报文。路由器根据IP报文的目的地址找出下一跳，执行转发。

 

IP数据传输的大致过程如下：

 

1、信源发送IP报文，目的地址字段使用目的主机能够识别的IP地址。

 

2、路由器执行转发，将报文送达目的主机所在的网段。该网段可能同时连接多台用户主机。

 

3、每一台用户主机检查网段内所有报文的目的地址，只接收自己能够识别的IP报文。如果同一网段内的各台用户主机能够识别的IP地址不同，则接收到的IP报文就不同。

 

用户主机能够识别的IP地址分为三类：

 

1、单播IP地址

       一个单播IP地址只能标识一台用户主机，一台用户主机只能识别一个单播IP地址。一份使用单播IP地址为目的地址的IP报文，只能被一台用户主机接收。

 

2、广播IP地址

      一个广播IP地址能够标识某确定网段内的所有用户主机，一台用户主机只能识别一个广播IP地址。一份使用广播IP地址为目的地址的IP报文，能够被该网段内的所有用户主机接收。IP广播报文不能跨网段传播。

 

3、组播IP地址

      一个组播IP地址能够标识网络不同位置的多个用户主机，一台用户主机可以同时识别多个组播IP地址。一份使用组播IP地址为目的地址的IP报文，能够被网络不同位置的多个用户主机接收。

 

使用单播IP地址的IP传输方式，叫做IP单播（Unicast），简称为单播。

使用广播IP地址的IP传输方式，叫做IP广播（Broadcast），简称为广播。

使用组播IP地址的IP传输方式，叫做IP组播（Multicast），简称为组播。

 

单播的特点与缺陷：

       一份单播报文，使用一个单播地址作为目的地址。网络为每份单播报文执行独立的数据转发，形成一条独立的数据传送通路。N份单播报文形成N条相互独立的传输路径。

       单播方式下，网络中传输的信息量和需求该信息的用户量成正比，当需求该信息的用户量较大时，网络中将出现多份相同信息流，不仅占用处理器资源而且浪费带宽。单播方式较适合用户稀少的网络，当用户量较大时很难保证网络传输质量。

 

广播的特点与缺陷：

       一份广播报文，使用一个广播地址作为目的地址。广播源向本网段对应的广播地址发送报文。不管是否有需求，保证报文被网段中的所有用户主机接收。

       广播方式下，信息发送者与用户主机被限制在一个共享网段中，且该网段所有用户主机都能接收到该信息。广播方式只适合共享网段，且信息安全性和有偿服务得不到保障。

 

组播的特点与优势：

       一份组播报文，使用一个组播地址作为目的地址。组播源向一个组播地址发送且仅发送一份报文。网络中部署的组播协议为此组播报文建立一棵树型路由，根连接组播源，分支连接所有组播组成员。

       组播方式下，单一的信息流沿树型路径被同时发送给一组用户，相同的组播数据流在每一条链路上最多仅有一份。相比单播来说，使用组播方式传递信息，用户的增加不会显著增加网络的负载，减轻了服务器和CPU的负荷。

       组播报文可以跨网段传输，不需要此报文的用户不能收到此报文。相比广播来说，使用组播方式可以远距离传输信息，且只将信息传输到有接收者的地方，保障了信息的安全性。

       组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题，实现了IP网络中点到多点的高效数据传送。

       由于组播适用于任何“点到多点”的数据发布，因此如今ISP提供的互联网信息服务中，广泛应用了IP组播技术。例如：在线直播、网络电视、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视/音频会议等。

原文出处：http://www.net1980.com/2011/02/12/multicast-broadcast-unicast/