组播地址,IP组播地址

本文详细介绍了IP组播地址的范围及其在不同协议中的应用,包括保留地址、私有地址和公共地址,并解释了组播IP地址如何映射到以太网MAC地址。

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IP 组播地址

组播协议的地址在 IP 协议中属于 D 类地址。
D
类地址是从 224.0.0.0 239.255.255.255 之间的 IP 地址其中 224.0.0.0 224.0.0.255 是被保留的地址。  

组播协议的地址范围类似于一般的单播地址,被划分为两个大的地址范围,

239.0.0.0 239.255.255.255 是私有地址,供各个内部网在内部使用,这个地址的组播不能上公网,类似于单播协议使用的 192.168.X.X 10.X.X.X

224.0.1.0 238.255.255.255 是公用的组播地址,可以用于 Internet 上。  

下面是一些常见的有特殊用途的 IP 组播地址

224.0.0.0 Base address

224.0.0.1 网段中所有支持多播的主机

224.0.0.2 网段中所有支持多播的路由器

224.0.0.4 网段中所有的 DVMRP 路由器

224.0.0.5 所有的 OSPF 路由器

224.0.0.6 所有的 OSPF 指派路由器

224.0.0.7 所有的 ST 路由器

224.0.0.8 所有的 ST 主机

224.0.0.9 所有 RIPv2 路由器

224.0.0.10 网段中所有支的路由器

224.0.0.11 Mobile-Agents

224.0.0.12 DHCP server / relay agent 服务专用地址

224.0.0.13 所有的 PIM 路由器

224.0.0.22 所有的 IGMP 路由器

224.0.0.251 所有的支持组播的 DNS 服务器

224.0.0.9 RIPv2 支持组播更新。

224.0.0.22  IGMPv2 使用此地址,这个协议的本意是减少广播,让组员以组播形式通信。

224.0.0.5  224.0.0.6 这两个是 ospf 协议使用的组播地址。

broadcast network 不论是 DR,BDR,DRother, 大家发送 hello packet 的时候目标地址都是 AllSPFRouter(224.0.0.5) DRother DR,BDR 发送 DD,LSA request 或者 LSA UPdate 时目标地址是 AllDRouter(224.0.0.6) DR,BDR DRother 发送 DD,LSA Request 或者 LSA Update 时目标地址是 AllSPFRouter(224.0.0.5) retransmit LSA 都是 unicast,LSA ACK 要看是 explicit ack(unicast) 还是 implicit ack(multicast 224.0.0.6)

组播 IP 地址与以太网二层 MAC 地址的映射

IP 组播地址用于标识一个 IP 组播组。 IANA D 类地址空间分配给 IP 组播,范围从 224.0.0.0 239.255.255.255 IP 组播地址前四位均为 1110

  从 224.0.0.0 224.0.0.255 IANA 保留为网络协议使用。例如: 244.0.0.1 全主机组 244.0.0.2 全多播路由器组 244.0.0.3 DVMRP 路由器组 244.0.0.5 OSPF 路由器组。在这一范围的多播包不会被转发出本地网络,也不会考虑多播包的 TTL 值。

  地址从 239.0.0.0 239.255.255.255 作为管理范围地址,保留为私有内部域使用。

  如下图所示,以太网和 FDDI MAC 地址 01:00:5E:00:00:00 01:00:5E:7F:FF:FF 用于将三层 IP 组播地址映射为二层地址,即 IP 组播地址中的低 23 位放入 IEEE MAC 地址的低 23 位。 IP 组播地址有 28 位地址空间,但只有 23 位被映射到 IEEE MAC 地址,这样会有 32 IP 组播地址映射到同一 MAC 地址上。

### 组播IP地址的概念 组播IP地址是一种特殊的IP地址,用于实现网络中的组播通信。组播通信允许一个或多个发送者(源头)将数据包发送给一组接收者,而不是仅限于单个接收者(如单播)或多播到网络上的所有主机(如广播)。这种方式可以显著提高数据传输效率,并减少主干网拥塞的可能性。 IPv4中的组播地址是D类地址,其范围是从`224.0.0.0`到`239.255.255.255`。这个范围内的地址被保留专门用于组播目的[^1]。 ### IPv4组播地址的结构 在IPv4中,组播地址的前四位固定为`1110`,这意味着所有的组播地址都以这四个二进制位开始。剩下的28位用来标识不同的组播组。由于MAC地址只有23位与这28位中的部分相对应,因此有5位的信息丢失了。这种映射的结果是有32个不同的IPv4组播地址会映射到同一个MAC地址上。例如,IP地址`224.0.1.1`、`224.128.1.1`、`225.0.1.1`和`239.128.1.1`等都会使用相同的MAC地址`01-00-5e-00-01-01`[^2]。 ### 组播通信的优势 组播通信提供了一种高效的数据分发机制,特别是在需要向多个接收者同时发送相同数据的情况下。它通过建立组播分发树来确保数据能够到达每个感兴趣的接收者。当数据到达距离用户最近的路由器时,会在该点进行复制并分发给各个接收者。这样的传输方式减少了网络带宽的浪费,并且提高了整体的网络性能[^4]。 ### 组播MAC地址的映射 对于IPv4组播地址到组播MAC地址的映射,具体过程涉及到将32位的IP地址转换成二进制形式,然后根据特定规则映射到48位的MAC地址。在这个过程中,由于只有23位的IP地址信息被用来生成组播MAC地址,所以存在多对一的映射关系[^3]。 ### 组播的应用场景 组播技术广泛应用于视频会议、在线直播、远程教育等领域,在这些应用场景中,同一份内容需要被多个终端用户同时接收。为了支持组播通信,不仅主机需要能够处理组播流量,而且中间的路由设备也需要支持相应的组播协议,以便正确地转发组播数据包。 ```python # 示例代码:展示如何在Python中创建一个简单的UDP组播接收器 import socket import struct MCAST_GRP = "224.0.0.1" MCAST_PORT = 5007 sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, socket.IPPROTO_UDP) sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) sock.bind(('', MCAST_PORT)) mreq = struct.pack("4sl", socket.inet_aton(MCAST_GRP), socket.INADDR_ANY) sock.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_ADD_MEMBERSHIP, mreq) while True: print(sock.recv(10240)) ``` 这段代码演示了一个简单的UDP组播接收器是如何工作的。它绑定到指定的端口,并加入了一个组播组,这样就可以接收到发送到那个组播地址和端口的所有消息。
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