组播技术基础——组播地址
组播IP地址
- 在IPv4地址空间,A、B及C类IP地址用于单播通信,它们可以被分配给一台设备的某个接口。
- IANA (Intermnet Assigned Numbers Authority 互联网数字分配机构)规定D类IPv4空间224.0.0.0/4用于组播通信,D类IP 地址空间包含的地址范围是224.0.0.0到239.255.255.255,D类IP地址也就是组播IP地址(Multicast IP Address)。
- 组播IP地址用于标识一组接收者。
- D类IP地址不能作为源IP地址使用,只能作为目的IP地址使用。
- D类IP地址是不能进行子网划分的。
IANA对组播IP地址空间进行了进一步的划分,几种主要的组播IP地址分类见下表。
组播MAC地址
- MAC地址存在三种类型,它们分别是单播MAC地址、组播MAC地址以及广播MAC地址。
- 对于以太网单播帧而言,帧头中写入的目的MAC地址是该帧在链路层面上的目的设备的MAC地址,该目的MAC地址必定是一个单播 MAC地址,这个地址属于唯一的设备 ;广播数据帧的目的MAC地址为广播地址( ffff:ffff:ffff),这些数据帧被发往同一个广播域内的所有设备;而组播数据帧是发往一组接受者的, 其目的MAC地址必须是组播MAC地址。
- 一个MAC地址共计48bit,也就是6个八位组,其中第一个八位组的最低比特位标识了该MAC地址的类型,如果该比特位为0,那么意味着这是一个单播MAC地址,如果为1则是组播MAC地址(如下图所示)。
- 广播MAC地址是一个特殊的组播MAC地址,实际上组播MAC地址共有2^47个,占据了整个MAC地址空间的一半。
- 在以太网环境中,组播IP报文需被封装成以太网数据帧以便在链路上传输,而这些数据帧的目的MAC地址必须是组播MAC地址,并且必须与该报文的组播目的IP地址相对应。
组播IP地址与组播MAC的映射
- 与组播IPv4地址相对应的组播MAC地址的高25bit是固定的(其中高24bit是0x01005e,第25个比特位为0),而剩余的23bit则从其对应的组播IPv4地址的低23bit拷贝得来,因此与组播IPv4地址相对应的组播MAC地址的范围是0100-5e00-0000至0100-5e7f-ffff,这是整个组播MAC地址空间的一个子集。
- 与组播IPv6地址相对应的组播MAC地址的高16bit是固定的33-33,剩余的32bit从对应的IPv6地址的低32bit拷贝而来。
组播IP地址与组播MAC的映射示例
如下图所示,展示了一个组播IP地址230.20.88.76对应的组播MAC地址该如何计算的示例。
- 首先将该IP地址换算成二进制格式,
- 然后将其低23bit拷贝到MAC地址的低23bit,而MAC地址的高25bit是固定的,这就得到了组播IP地址230.20.88.76对应的组播MAC地址:0100-5e14-584c。
- 值得注意的是,由于组播IP地址的前4bit是固定的“1110”,而其最后23bit被拷贝到对应的组播MAC地址中,因此组播IP地址中有5bit没有被映射到组播MAC地址,这样就存在每2^5个组播IP地址共享一个组播MAC地址的现象,这个现象在某些场景下可能对网络造成影响,因此网络管理员在进行组播网络设计的时候需考虑到这一点。
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