组播和广播的知识点梳理

组播的作用

组播的优点：

1. 将数据包交付至多个目的地址
2. 客户端向服务器请求，但是无需知道服务器地址，适用于客户端对网络环境知之甚少的场景，一个典型的应用是DHCP
3. 减少广播的开销，广播会发送到局域网中所有的主机，沿着协议栈直到传输层发现目的端口上没有进程才会返回ICMP差错报文，这样消耗很大，使用组播代替后，不相关的主机，在网口上就把这个报文丢弃了，减少了后续协议栈的开销

组播的缺点：

1. 实现起来比较复杂

任源组播和特定源组播

• 任源组播ASM

任源组播指的是组播的接收方不关注组播的发送方是什么地址，只要发来的，我都接收。

• 特定源组播SSM

接收方对发送方的身份敏感，只有在指定列表中的发送方发出的报文，接收方才接收。现在特定源组播用的比较多

组播地址和MAC地址之间的映射关系

广播地址对应的MAC地址固定是全f，组播地址也有其对应的MAC地址，只是这个地址不固定，和组播地址有关系。

IPv4组播和MAC地址的映射

步骤：

1. MAC地址一共48位，分成前24位+1位替换位+后23位
2. 前24位固定是01:00:5e
3. 后23位取组播地址的后23位

由于组播地址范围是224.0.0.0-239.255.255.255，一共有2^{28个地址，MAC地址只取后23位，因此每2}5=32个组播IP地址，共享一个组播MAC地址

IPv6组播和MAC地址的映射

步骤：

1. MAC地址前16位固定33:33
2. MAC地址后32位取IPv6组播地址的后32位

由于IPv6组播地址前16位固定，后112位可以任意，因此有2^80个网络层地址共享一个链路层地址。

查看网口对应的组播组

Linux下通过以下命令查看网口对应的组播组:

[root@localhost ~]# netstat -gn
IPv6/IPv4 Group Memberships
Interface       RefCnt Group
--------------- ------ ---------------------
lo              1      224.0.0.1
enp175s0f0      1      224.0.0.1
virbr1          1      224.0.0.1

224.0.0.1是所有主机的所有网口默认都加入的一个组播地址，这就意味着，目的地址为该地址的报文，会被这个网口接收。可以看到，这个地址可以ping通。

主机对组播地址的过滤

组播报文经过交换机之后，会被泛洪发送VLAN内部的每一台主机。主机进一步对组播报文进行过滤。

首先是网口的过滤：网口默认会接收MAC地址为本网口地址的报文和广播报文，网口接收组播报文的情况则不一样，网口过滤有两种实现方式：

• 在网口上维护主机感兴趣的组播地址对应的HASH值，当报文的目的地址在这些HASH值之中，就把报文交给协议栈，否则就丢弃
• 在网口上维护一张组播表，当报文的目的地址在这个表中，就把报文交给协议栈。

NIC对组播地址过滤之后，报文进入协议栈，协议栈会进一步对报文进行过滤。