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  • 106-多播地址

    千次阅读 2017-06-04 17:35:46
    1. 多播地址多播地址,类似“QQ群号”,它是 D 类 IP 地址(224.0.0.0~239.255.255.255)。D 类 IP 地址的首 4 位总是 2 进制 1111 开头,因此,可用的范围就只剩下后 28 位。这 28 位称为 group id——播组 ID,...

    1. 多播地址

    多播地址,类似“QQ群号”,它是 D 类 IP 地址(224.0.0.0~239.255.255.255)。

    D 类 IP 地址的首 4 位总是 2 进制 1110 开头,因此,可用的范围就只剩下后 28 位。这 28 位称为 group id——多播组 ID,完整的 32 位称为 group address——组地址

    2. 多播地址转换成 mac 地址

    2.1 思考

    在单播中,我们知道可以使用 arp 协议将查找 ip 地址(A、B、C类 ip 地址)对应的接口 mac 地址(物理网卡地址)。只有目标 mac 地址与自己匹配的单播帧,主机才会接收。

    在广播中,因为数据帧要发给链路中的所有主机,约定目标 mac 地址为 ff:ff:ff:ff:ff:ff,链路上的所有主机,都应无条件的接收该广播帧。

    那么问题来了,多播介于单播和广播之间,目标 mac 地址该如何约定?看起来似乎是一个挺困难的问题。在这里,你应该稍微停下几分钟的时间思考一下,交给你来办,要怎么做呢?

    我们借鉴 QQ 群的思路,它本身就是一种多播手段,只有加入 QQ 群的同学才会收到群消息,没加入 QQ 群的,是收不到消息的。如果某个网卡想接收某个组的消息,也应该加入该组。下面我们加入 230.2.2.2 这个组为例:

    网卡显然是不认 IP 地址的,只认 mac 地址。RFC1112 制定了一套规则,将多播 IP 地址按照固定算法计算出一个 mac 地址(这是算出来的,实际上并没有任何网卡的 mac 地址能匹配上)

    比如说,多播地址 230.2.2.2,通过固定算法计算出的 mac 地址为 01:00:5e:02:02:02,这样一来,如果网卡已经加入了 230.2.2.2 这个组,一旦遇到到目标 mac 地址为 01:00:5e:02:02:02 的帧后,就直接接收。如果没有加入该组,遇到该帧,直接丢弃。

    2.2 多播地址转 mac 地址的算法

    计算公式:

    // 括号中的计算含义表示取 ip 地址的低 23 位。
    macaddr = 01:00:5e:00:00:00 + (ipaddr & 00.7f.ff.ff)
    • 例 1:

    多播 ip 地址为 224.128.64.32,先转换为 16 进制,为 e0.80.40.20,然后取低 23 位:

    e0.80.40.20 & 00.7f.ff.ff = 00.00.40.20

    所以有:

    macaddr = 01:00:5e:00:00:00 + 00.00.40.20 = 01:00:5e:00:40:20

    • 例 2:

    多播 ip 地址为 224.0.64.32,经过上面的公式计算后,得到的 mac 地址为 01:00:5e:00:40:20,结果和例 1 中的一样。

    上面的例子可能会引起一个问题,主机只想接收 224.0.64.32 这个组的消息,但是网卡却收了 224.80.64.32 的帧,怎么办?

    对于组播 mac 地址来说,有些网卡使用 hash 算法,计算出 hash 码,如果 hash 码相同,则认为匹配上了。即使不同的 mac 地址,也可能计算出相同的 hash 码。这种问题被称为不完备过滤(imperfect filtering)。还有一些网卡,根本不支持多播过滤,只要有多播帧来了,统统接收,这被称为 多播混杂模式(multicast promiscuous)

    如果网卡能完全匹配组播 mac 地址(即 mac 地址和 hash 码是一一对应的关系),则称为完备过滤(perfect filtering)

    上面的例子中我们知道,即使网卡实现了完备过滤,仍然需要在 ip 层加入过滤,看是否真的加入了 224.80.64.32 这个组,如果没有,仍然会丢弃该数据报,我们将此称为完备过滤(perfect filtering)

    尽管多播 ip 地址与 mac 地址之间的映射存在着这种不足,但是多播仍然比广播好。

    • 例 3:

    最后,再来看一个现实中的例子:


    这里写图片描述
    图1 抓取的多播数据包,观察其目标 mac 地址

    3. 特殊的多播 ip 地址

    224.0.0.0 ~ 224.0.0.255 之间的地址,称为链路局部的(link local)多播地址。多播路由器从不转发以这些地址为目的地址的数据报。

    这些地址中,还有一些是有特殊用途的。例如:

    • 224.0.0.0 基地址(保留)
    • 224.0.0.1 本子网内的所有主机(all-hosts)组。子网上所有具有多播能力的设备(主机、路由器、打印机等)必须在所有具备多播能力的接口上加入该组。
    • 224.0.0.2 本子网内的所有路由器(all-routers)组。
    • 224.0.0.3 未指派
    • ……

    • 224.0.1.0 ~ 238.255.255.255 是全球范围都可使用的多播地址
    • 239.0.0.0 ~ 239.255.255.255 限制在一个组织的范围

    4. 总结

    • 掌握多播地址转换为 mac 地址的方法
    • 不完备过滤与完备过滤的含义
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  • 多播地址

    千次阅读 2017-01-19 15:33:51
    使用同一个IP多播地址接收播数据包的所有主机构成了一个主机组,也称为播组。一个播组的成员是随时变动的,一台主机可以随时加入或离开播组,播组成员的数目和所在的地理位置也不受限制,一台主机也可以...

         因为需要了解SSDP协议的原理,所以要对多播的一些概念做一些了解。
         在以太网中,多播地址是一个48位的标示符,命名了一组应该在这个网络中应用接收到一个分组的站点。在IPv4中,它历史上被叫做D类地址,一种类型的IP地址,它的范围从224.0.0.0到239.255.255.255。D类地址用于组播。并被划分为局部连接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址3类:

    局部多播地址:在224.0.0.0~224.0.0.255之间,这是为路由协议和其他用途保留的地址,路由器并不转发属于此范围的IP包。

    预留多播地址:在224.0.1.0~238.255.255.255之间,可用于全球范围(如Internet)或网络协议。

    管理权限多播地址:在239.0.0.0~239.255.255.255之间,可供组织内部使用,类似于私有IP地址,不能用于Internet,可限制多播范围。


         网络中存在三种传输概念:单播,多播和广播。单播,连接的建立是一对一的,广播则是向一个网络内所有用户发送。

         多播的数据是定向的发给一个多播组的,所以只要是多播组内的成员就会收到数据。这里的分组用到的就是D类地址了,D类地址充当了多播组的标识。所有的主机可以选择加入多播组,也就是被标记为一个该多播组的一个ID。使用同一个IP多播地址接收多播数据包的所有主机构成了一个主机组,也称为多播组。一个多播组的成员是随时变动的,一台主机可以随时加入或离开多播组,多播组成员的数目和所在的地理位置也不受限制,一台主机也可以属于几个多播组。此外,不属于某一个多播组的主机也可以向该多播组发送数据包。       

        多播的实现还需要IGMP协议(因特网组播管理协议)的支持,让多播路由器了解确定网络中属于确定多播组的任何一个主机。

     

     

     

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  • IPV4 多播地址

    千次阅读 2011-12-28 10:35:19
    机侦听一个特定的IP多播地址,并接收发送到该IP地址的所有数据包。  IP播要比IP单播和广播更为高效。与单播不同,播仅发送数据的一个副本。与广播不同,播流量仅由正在侦听它的计算机进行接收



      IPv4的多播(Multicast)机制是指: 发送和接收IP多播流量的机制。IP多播流量发送到单个目标IP地址,但是由多个IP主机接收和处理,而不管这些主机在IP互联网络上所处的位置。一个主 机侦听一个特定的IP多播地址,并接收发送到该IP地址的所有数据包。

      IP多播要比IP单播和广播更为高效。与单播不同,多播仅发送数据的一个副本。与广播不同,多播流量仅由正在侦听它的计算机进行接收和处理。

      IP多播地址(Multicast, 也称为组地址): D类地址: 在224.0.0.0到239.255.255.255范围内, 这是通过将前四个高序位设置为1110来定义的。在网络前缀或CIDR(Classless Inter-Domain Routing)表示法中,IP多播地址缩写为224.0.0.0/4. 从224.0.0.0到224.0.0.255 (224.0.0.0/24)范围的多播地址保留用于本地子网,而IP报头中的生存时间(Time to Live,TTL)可忽略,它们都不会被IP路由器转发。

      在主机和服务器环境中,基本上只使用 224.0.0.0/4为多播地址。?

      224.0.0.1 – 该子网上的所有主机。?

      224.0.0.2 – 该子网上的所有路由器。?

      224.0.0.5 – 开放最短路径优先(Open Shortest Path First,OSPF)算法第2版,设计用于到达某个网络上的所有OSPF路由器。?

      224.0.0.6 – 开放最短路径优先算法第2版,设计用于到达某个网络上的所有OSPF指定的路由器。?

      224.0.0.9 – 路由信息协议(Routing Information Protocol,RIP)第2版。?

      224.0.1.1 – 网络时间协议(Network Time Protocol)。

      ZZ from:http://hi.baidu.com/chinakite/blog/item/a51831ad228f9d0a4a36d635.html IP多播通信必须依赖于IP多播地址,在IPv4中它是一个D类IP地址,范围从224.0.0.0到239.255.255.255,并被划分为局部链 接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址三类。其中,局部链接多播地址范围在224.0.0.0~224.0.0.255,这是为路由协议和其它用途 保留的地址,路由器并不转发属于此范围的IP包;预留多播地址为224.0.1.0~238.255.255.255,可用于全球范围(如 Internet)或网络协议;管理权限多播地址为239.0.0.0~239.255.255.255,可供组织内部使用,类似于私有IP地址,不能用 于Internet,可限制多播范围。

      ZZ from:http://book.51cto.com/art/200904/120471.htm多播IP地址也需要相应的多播MAC地址在本地网络中实际传送帧。多播MAC地址以十六进制值01-00-5E打头,余下的6个十六进制位是根据IP多播组地址的最后23位转换得到的。

      使用同一个IP多播地址接收多播数据包的所有主机构成了一个主机组,也称为多播组。一个多播组的成员是随时变动的,一台主机可以随时加入或离开 多播组,多播组成员的数目和所在的地理位置也不受限制,一台主机也可以属于几个多播组。此外,不属于某一个多播组的主机也可以向该多播组发送数据包。

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  • 除地址类外,还可根据传输的消息特征将IP地址分为单播、广播或播。主机使用IP地址进行一对一...单播地址是IP网络中最常见的。包含单播目标地址的分组发送给特定主机,一个这样的例子是,IP地址为192.168.1.5(源...
    转自:https://www.cnblogs.com/songdada/articles/4039468.html

    除地址类外,还可根据传输的消息特征将IP地址分为单播、广播或多播。主机使用IP地址进行一对一(单播)、一对多(多播)或一对所有(广播)的通信。

    1.单播

    单播地址是IP网络中最常见的。包含单播目标地址的分组发送给特定主机,一个这样的例子是,IP地址为192.168.1.5(源地址)的主机向IP地址为192.168.1.200(目标地址)的服务器请求网页,如图5.8所示。

    图5.8 单播IP分组

    要发送和接收单播分组,IP分组报头中必须有一个目标IP地址,而以太网帧报头中必须有相应的目标MAC地址。IP地址和MAC地址一起将数据传输到特定的目标主机。

    提 示

    如果目标IP地址属于另一个网络,则在帧中使用的目标MAC地址将为与源IP地址位于同一个网络中的路由器接口的MAC地址。

    2.广播

    广播分组的目标IP地址的主机部分全为1,这意味着本地网络(广播域)中的所有主机都将接收并查看该分组。诸如ARP和DHCP等很多网络协议都使用广播。

    例如:

    C类网络192.168.1.0的默认子网掩码为255.255.255.0(掩码的255个数对应网络的网络地址个数),其广播地址为192.168.1.255,其主机部分为十进制数255或二进制数11111111(全为1);

    B类网络172.16.0.0的默认子网掩码为255.255.0.0,其广播地址为172.16.255.255;

    A类网络10.0.0.0的默认子网掩码为255.0.0.0,其广播地址为10.255.255.255。

    在以太网帧中,必须包含与广播IP地址对应的广播MAC地址。在以太网中,广播MAC地址长48位,其十六进制表示为FF-FF-FF-FF-FF-FF(全1为广播mac,主机地址为全1即广播ip地址)。图5.9所示的是一个广播IP分组。

    图5.9 广播IP分组

    3.多播

    多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多播组IP地址,多播地址范围为224.0.0.0~239.255.255.255。由于多播地址表示一组设备(有时被称为主机组),因此只能用作分组的目标地址。源地址总是为单播地址。

    远程游戏就是一个使用多播地址的例子,很多玩家通过远程连接玩同一个游戏;另一例子是通过视频会议进行远程教学,其中很多学生连接到同一个教室。还有一个例子是硬盘映像应用程序,这种程序用于同时恢复众多硬盘的内容。

    同单播地址和广播地址一样,多播IP地址也需要相应的多播MAC地址在本地网络中实际传送帧。多播MAC地址以十六进制值01-00-5E打头,余下的6个十六进制位是根据IP多播组地址的最后23位转换得到的。一个MAC多播地址是01-00-5E-0F-64-C5,如图5.10所示。每个十六进制位相对于4个二进制位。

    图5.10 多播IP分组

    练习5.5 谁将收到消息(5.2.3.4)

    在这个练习中,读者将根据目标IP地址判断哪些主机将收到消息。请使用本书配套光盘中的文件ia-5234来完成该练习。

     

     

     

     

     

    IP地址的分类——a,b,c 类是如何划分的 (根据网络地址的字节长度划分(abc,123字节),最小值:0,10,110.。。。)

    现在的IP网络使用32位地址,以点分十进制表示,如172.16.0.0。地址格式为:IP地址=网络地址+主机地址 或 IP地址=主机地址+子网地址+主机地址。

    IP地址类型

    最初设计互联网络时,为了便于寻址以及层次化构造网络,每个IP地址包括两个标识码(ID),即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID,网络上的一个主机(包括网络上工作站,服务器和路由器等)有一个主机ID与其对应。IP地址根据网络ID的不同分为5种类型,A类地址、B类地址、C类地址、D类地址和E类地址。
    1. A类IP地址

    一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“0”, 地址范围从1.0.0.0 到126.0.0.0。可用的A类网络有126个,每个网络能容纳1亿多个主机。

    一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“0”, 地址范围1.0.0.1-126.255.255.254(二进制表示为:00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111110 11111111 11111111 11111110,第一字节的网络地址后七位不能全为1,所以网络地址的最大值为126,非127)。

     


    2. B类IP地址

    一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成,网络地址的最高位必须是“10”,地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16382个,每个网络能容纳6万多个主机 。

    3. C类IP地址

    一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成,网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个,每个网络能容纳254个主机。

    4. D类地址用于多点广播(Multicast)。

    D类IP地址第一个字节以“lll0”开始,它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络,目前这一类地址被用在多点广播(Multicast)中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机,它标识共享同一协议的一组计算机。

    5. E类IP地址

    以“llll0”开始,为将来使用保留。

    全零(“0.0.0.0”)地址对应于当前主机。全“1”的IP地址(“255.255.255.255”)是当前子网的广播地址。

    在IP地址3种主要类型里,各保留了3个区域作为私有地址,其地址范围如下:

    A类地址:10.0.0.0~10.255.255.255

    B类地址:172.16.0.0~172.31.255.255

    C类地址:192.168.0.0~192.168.255.255

    A类地址的第一组数字为1~126。注意,数字0和 127不作为A类地址,数字127保留给内部回送函数,而数字0则表示该地址是本地宿主机,不能传送。

    B类地址的第一组数字为128~191。

    C类地址的第一组数字为192~223。


    1. A类地址

    A类地址的表示范围为:0.0.0.0~126.255.255.255,默认网络掩码为:255.0.0.0;A类地址分配给规模特别大的网络使用。A类网络用第一组数字表示网络本身的地址,后面三组数字作为连接于网络上的主机的地址。分配给具有大量主机(直接个人用户)而局域网络个数较少的大型网络。例如IBM公司的网络。

    2. B类地址

    B类地址的表示范围为:128.0.0.0~191.255.255.255,默认网络掩码为:255.255.0.0;B类地址分配给一般的中型网络。B类网络用第一、二组数字表示网络的地址,后面两组数字代表网络上的主机地址。

    3. C类地址

    C类地址的表示范围为:192.0.0.0~223.255.255.255,默认网络掩码为:255.255.255.0;C类地址分配给小型网络,如一般的局域网和校园网,它可连接的主机数量是最少的,采用把所属的用户分为若干的网段进行管理。C类网络用前三组数字表示网络的地址,最后一组数字作为网络上的主机地址。

    实际上,还存在着D类地址和E类地址。但这两类地址用途比较特殊,在这里只是简单介绍一下:D类地址称为广播地址,供特殊协议向选定的节点发送信息时用。E类地址保留给将来使用。

     

     

     

     

     

    组播IP地址与组播MAC地址之间的换算方法与例子

     

     

     

    MAC地址介绍

    络接口卡硬件地址(MAC)是在数据链路层由标准组织IEEE统一定义的。
    该定义类型大体上分为:
    EtherNET 802.3 , Token Ring 802.5 , Token Bus 802.4 等。
    这个地址可以是2字节,也可以是6字节,通常使用的是6字节,所以以下讨论都只对6字节而言。
    被IEEE定义的MAC类型可以分成三种地址:
    1、个人地址
    2、广播地址
    3、多级地址

    在网络中,每台主机至少要有两个地址,个人地址和广播地址,根据网络结构,一个工作站可以有一个工作组共用的多级地址。
     

    就6字节48位地址而言,它的结构如下:

    I/G bit : U/L bit : 22 bit 法定地址 : 24 bit 用户地址

     

     


    其中:
    I/G位决定该地址是个人地址(0)还是组地址(1),当为组地址情况下,如果所有的地址位都为1,那么I/G位就表示这是一个广播地址。

    U/L位决定该地址是本地分配的(1)还是统一分配的(0)

    22位法定地址通常是由IEEE分配给网络设备生产厂商的,全世界每一家有生产网络接口设备的厂家都必须获得IEEE指定的一个22位地址,而且不许该地址和另外的厂家相同。

    24位用户地址则是由用户自己可以配置和修改的,但是要确保你修改的地址不能和别人有相同的地方。

    可见,以上48位MAC地址中,真正可以由用户修改的是后24位。用户通常不必去修改该地址。

    在乙太网中,如果需要必须修改mac地址时,请注意:
    1、两个工作站不要共用相同的地址
    2、保留所有位为“1”的地址为广播使用。

    在Apple Talk 中,MAC的分配由DDA协议管理(动态地址协议

     

    组播IP地址与组播MAC地址之间的换算方法与例子

     

    1个oui 有2 的24方个MAC地址

     

    组播地址 :2的28次方,224.0.0.0-239.255.255.255

    可用组播范围:0100.5E00.0000----0100.5E07.FFFF

     

    MAC由48bit组成:前24位是OUI ,后24位由厂商定义

     

    共需要:16个OUI才可以与一个IP来一一对应。

    32个IP才可以与一个oui来一一对应

     

    典故:Dr.Steve Deering此人研究出来的,当时因为分他的OUI是(0100.5E 0)所以这7个不变。

     

     

     

    算法:

    最笨的方法,也是最安全的方法,就是把IP地址,换成二进制数。再把二进制换成16进制,第1个8位(从左往右看)不用,因为有组播MAC的限制已经规定是0100.5E开头,

    第2个8位中的第1位规定为0(从左往右看).所以当不为0时,要改成0来换算。

     

    Example:

    源IP 224.1.1.1

    换算成二进制 11100000.00000001.00000001.00000001

    再换成16进制 01 .01 .01

    加上组播MAC头 0100.5E

    最后形成: 0100.5E01.01.01

    可用的其它31个组播IP地址:

    224.129.1.1

    225.1.1.1 225.129.1.1

    226.1.1.1 226.129.1.1

    227.1.1.1 227.129.1.1

    228.1.1.1 228.129.1.1

    229.1.1.1 229.129.1.1

    230.1.1.1 230.129.1.1

    231.1.1.1 231.129.1.1

    232.1.1.1 232.129.1.1

    233.1.1.1 233.129.1.1

    234.1.1.1 234.129.1.1

    235.1.1.1 235.129.1.1

    236.1.1.1 236.129.1.1

    237.1.1.1 237.129.1.1

    238.1.1.1 238.129.1.1

    239.1.1.1 239.129.1.1

    加上:224.1.1.1 刚好32个。

     

    源IP 224.132.1.1

    换算成二进制 11100000.10000100.00000001.00000001

    第24位为0 11100000.00000100.00000001.00000001

    再换成16进制 04 .01 .01

    加上组播MAC头 0100.5E

    最后形成: 0100.5e04.01.01

    可用的其它31个组播IP地址:

    224.4.1.1

    225.4.1.1 225.132.1.1

    226.4.1.1 226.132.1.1

    227.4.1.1 227.132.1.1

    228.4.1.1 228.132.1.1

    229.4.1.1 229.132.1.1

    230.4.1.1 230.132.1.1

    231.4.1.1 231.132.1.1

    232.4.1.1 232.132.1.1

    233.4.1.1 233.132.1.1

    234.4.1.1 234.132.1.1

    235.4.1.1 235.132.1.1

    236.4.1.1 236.132.1.1

    237.4.1.1 237.132.1.1

    238.4.1.1 238.132.1.1

    239.4.1.1 239.132.1.1

    加上224.132.1.1,刚好32个。

     

     

     

    另一种方法是:如果给的IP地址第1、2、3位都大于128,可以用128除以16(因为可用IP是28位,可用MAC是23位,剩5位可变,2的4次方是16),得出来的商换成16进制是MAC的左位,得出来的余数换成16进制是MAC的右位。第4组8位不看,因为是规定是0100.5E开头。

    第3组第8位必需为0.当为1时,要去掉换成0.

    Example:

    源IP 224.215.145.230

    除16: 215/16商:13余:7 . 145/16商:9余:1 . 230/16商:14余:6

    换成(16进制): D7 . 91. E6

    第24位为0 57.91.E6

    加上组播MAC头 0100.5E

    形成: 0100.5E57.91.E6

    可用的其它31们组播IP地址:

    224.87.145.230

    225.87.145.230 225.215.145.230

    225.87.145.230 225.215.145.230

    226.87.145.230 226.215.145.230

    227.87.145.230 227.215.145.230

    228.87.145.230 228.215.145.230

    229.87.145.230 229.215.145.230

    230.87.145.230 230.215.145.230

    231.87.145.230 231.215.145.230

    232.87.145.230 232.215.145.230

    233.87.145.230 233.215.145.230

    234.87.145.230 234.215.145.230

    235.87.145.230 235.215.145.230

    236.87.145.230 236.215.145.230

    237.87.145.230 237.215.145.230

    238.87.145.230 238.215.145.230

    239.87.145.230 239.215.145.230

    加上224.215.145.230.刚好32个。

     

     

     

    计算剩于其它的可用组播IP方法:

    刚第三位大于128时,要减去128

    当第三位小于128时,要加上128

    这样从224-239每一组里有两个地址,刚好32个。

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