《TCP/IP详解 卷一：协议》读书笔记 - 11 广播和多播

#广播和多播
根据 IP 地址对象的个数可以分为：单播地址，广播地址，多播地址。

广播地址和多播地址仅应用于 UDP（TCP 是面向连接的协议，因此只能单播） 。
下面介绍以下信道传送过滤帧的过程。

• 网卡过滤由信道传送过来的帧，通常网卡仅接收目的地址为网卡物理地址或广播多播地址的帧（在以太网中，地址最高字节最低位设置为 12 表示是一个多播地址，01:00:00:00:00:00）。若接收后就将它传往设备驱动程序（若校验和错误，会被抛弃）。
• 设备驱动程序进行另外的帧过滤，首先帧中必须指定使用的协议（IP、ARP 等）；其次对多播地址需要检测该主机是否属于该多播组。若接收后将数据帧根据协议传给下一层。下面以下一层为 IP 进行说明。
• IP 根据 IP 报首中的源地址和目的地址进行过滤。若正常，将数据报传送给下一层，如 UDP
• UDP 根据目的端口号（有时还根据源端口进行过滤）。如果当前没有进程使用该目的端口，就丢弃数据报并产生 ICMP 不可达（若校验和出错同样也丢弃）。

根据上述的过程，我们知道广播增加了对广播地址不感兴趣的主机的处理负荷，因为只有到 UDP 层时，才能发现本机对该端口数据不感兴趣。
因此，多播的出现减少了这种负担，设备驱动程序就能进行过滤。

##广播
###受限的广播
受限的广播地址是指 255.255.255.255，主机不知道目的主机的 IP 地址及网络掩码。
这样的数据报仅出现在本地网络中，路由器不转发目的地址为受限广播地址的数据报。

一个未解决的问题：
若主机是多接口，那么广播地址的数据报应当发送到每个相连的接口上？还是发往主机中支持广播的所有接口？
大多数 BSD 系统将 255.255.255.255 看错是配置后的第一个接口的广播地址。

###指向网络的广播
指向网络的广播地址是主机号全 1 的地址。A 类地址的广播地址为：netid.255.255.255。
路由器需转发指向网络的广播地址。

###指向子网的广播
指向子网的广播地址是主机号为全 1，且具有特定子网号的地址，需要知道子网的掩码。

###指向所有子网的广播
指向所有子网的广播是子网号和主机号全为 1 的地址，需要知道子网的掩码，若无掩码，则该地址是一个指向网络的地址。

##多播
IP 多播提供两类服务：

• 向多个目的地址传送数据。
• 客户端对服务器的请求，如：无盘工作站需要确定启动引导服务器。

###多播组地址

D 类地址为多播地址，包括 4bit 网络号（1110）和 28bit 多播组 ID，范围 224.0.0.0 到 239.225.225.225

能够接收发往一个特定多播组地址数据的主机集合称为主机组。一个主机组可以跨多个网络。主机组中成员可以随时加入或离开主机组。
IANA 确定了一些永久主机组（和常用端口原理类似）：224.0.0.1 代表该子网内所有系统组，224.0.0.2 代表该子网内所有路由器组等等。

###多播组地址到以太网地址的转换
IANA 拥有一块以太网地址，高 24bit 为 00:00:5e，其指定以太网多播地址首字节必须是 01，因此多播地址对应的以太网地址范围是 01:00:5e:00:00:00 到 01:00:5e:7f:ff:ff。

再把 IP 地址多播 ID 号 23bit（28-5=23 忽略最高 5bit）映射到以太网地址中的低 23bit（48-24=24，高 1bit 不用）。

但是这样会产生多个 IP 广播地址会映射到同一个以太网地址。因此设备驱动程序或 IP 层需要对数据报进行过滤。但是这样消耗依然比广播少得多。

注意，同一主机上可能存在多个属于同一多播组的进程，因此在收到多播数据报时，必须向属于多播组的每个进程传送一份复制。