第12章 广播和多播
12.1 引言
在第1章中我们提到有三种 I P地址：单播地址、广播地址和多播地址。本章将更详细地介绍广播和多播。
广播和多播仅应用于 U D P，它们对需将报文同时传往多个接收者的应用来说十分重要。T C P是一个面向连接的协议，它意味着分别运行于两主机（由 I P地址确定）内的两进程（由端口号确定）间存在一条连接。
考虑包含多个主机的共享信道网络如以太网。每个以太网帧包含源主机和目的主机的以太网地址（4 8 b i t）。通常每个以太网帧仅发往单个目的主机，目的地址指明单个接收接口，因而称为单播( u n i c a s t )。在这种方式下，任意两个主机的通信不会干扰网内其他主机（可能引起争夺共享信道的情况除外）。
然而，有时一个主机要向网上的所有其他主机发送帧，这就是广播。通过 A R P和R A R P可以看到这一过程。多播(multicast) 处于单播和广播之间：帧仅传送给属于多播组的多个主机。
为了弄清广播和多播，需要了解主机对由信道传送过来帧的过滤过程。图1 2 - 1说明了这一过程。首先，网卡查看由信道传送过来的帧，确定是否接收该帧，若接收后就将它传往设备驱动程序。通常网卡仅接收那些目的地址为网卡物理地址或广播地址的帧。另外，多数接口均被设置为混合模式，这种模式能接收每个帧的一个复制。作为一个例子， t c p d u m p使用这种模式。
目前，大多数的网卡经过配置都能接收目的地址为多播地址或某些子网多播地址的帧。对于以太网，当地址中最高字节的最低位设置为 1时表示该地址是一个多播地址，用十六进制可表示为 0 1 : 0 0 : 0 0 : 0 0 : 0 0 : 0 0（以太网广播地址ff : ff : ff : ff : ff : ff可看作是以太网多播地址的特例）。
如果网卡收到一个帧，这个帧将被传送给设备驱动程序（如果帧检验和错，网卡将丢弃该帧）。设备驱动程序将进行另外的帧过滤。首先，帧类型中必须指定要使用的协议（ I P、A R P等等）。其次，进行多播过滤来检测该主机是否属于多播地址说明的多播组。
设备驱动程序随后将数据帧传送给下一层，比如，当帧类型指定为 I P数据报时，就传往I P层。I P根据I P地址中的源地址和目的地址进行更多的过滤检测。如果正常，就将数据报传送给下一层（如T C P或U D P）。
每次U D P收到由I P传送来的数据报，就根据目的端口号，有时还有源端口号进行数据报过滤。如果当前没有进程使用该目的端口号，就丢弃该数据报并产生一个 I C M P不可达报文（T C P根据它的端口号作相似的过滤）。如果U D P数据报存在检验和错，将被丢弃。
使用广播的问题在于它增加了对广播数据不感兴趣主机的处理负荷。拿一个使用 U D P广播应用作为例子。如果网内有 5 0个主机，但仅有 2 0个参与该应用，每次这 2 0个主机中的一个发送U D P广播数据时，其余 3 0个主机不得不处理这些广播数据报。一直到 U D P层，收到的U D P广播数据报才会被丢弃。这 3 0个主机丢弃U D P广播数据报是因为这些主机没有使用这个目的端口。
多播的出现减少了对应用不感兴趣主机的处理负荷。使用多播，主机可加入一个或多个多播组。这样，网卡将获悉该主机属于哪个多播组，然后仅接收主机所在多播组的那些多播帧。
