通訊模式

每個數據包發往單個目的主機，目的地址指明單個接收接口稱為單播。

一個主機向網上的所有其他主機發送幀，稱為廣播。

多播（組播）處於單播和廣播之間：幀僅傳送給屬於多播組的多個主機。

? 如圖8-1所示，網絡中存在信息發送者Source，UserA 和UserC 提出信息需求，網絡採用單播方式傳輸信息。

?

?

單播傳輸特點?

*Source 向每個Receiver 地址發送一份獨立的拷貝信息：packets for UserA；packets for UserC。

*網絡為每個Receiver 分別建立一條獨立的數據傳送通路：Source→ RouterB → RouterE → RouterD → UserA；Source → RouterB → RouterE → RouterF → UserC。

單播方式下，網絡中傳輸的信息量和需求該信息的用户量成正比，當需求該信息的用户量較大時，網絡中將出現多份相同信息流。此時，帶寬成為保證網絡傳輸質量的重要瓶頸。

單播方式較適合用户稀少的網絡，不利於信息規模化發送。

主機之間“一對一”的通訊模式，網絡中的交換機和路由器對數據只進行轉發不進行復制。如果10個客户機需要相同的數據，則服務器需要逐一傳送，重複 10次相同的工作。但由於其能夠針對每個客户的及時響應，所以網頁瀏覽全部都是採用IP單播協議。網絡中的路由器和交換機根據其目標地址選擇傳輸路徑，將IP單播數據傳送到其指定的目的地。

單播的優點：?

?1. 服務器及時響應客户機的請求

2. 服務器針對每個客户不通的請求發送不通的數據，容易實現個性化服務。

單播的缺點：?

?1. 服務器針對每個客户機發送數據流，服務器流量=客户機數量×客户機流量；在客户數量大、每個客户機流量大的流媒體應用中服務器不堪重負。

2. 現有的網絡帶寬是金字塔結構，城際省際主幹帶寬僅僅相當於其所有用户帶寬之和的5%。如果全部使用單播協議，將造成網絡主幹不堪重負。P2P應用就已經使主幹經常阻塞，只要有5%的客户在全速使用網絡，其他人就不要玩了。而將主幹擴展20倍幾乎是不可能。

? 如圖8-2所示，網絡中存在信息發送者Source，UserA 和UserC 提出信息需求，網絡採用廣播方式傳輸信息。

?

廣播傳輸特點?

* Source 向本網絡廣播地址發送且僅發送一份報文：packets for all the network。

* 網絡將報文拷貝傳送到所有網段，不管是否需要，保證信息到達網絡中所有的路由器和用户：UserB 也同樣接收到一份拷貝。

廣播方式下，網絡中所有用户都能接收到該信息，當網絡中需求該信息的用户量很小時，網絡資源利用率將非常低，帶寬浪費嚴重。不需要這些信息的用户也會受到影響。

廣播方式較適合用户稠密的網絡，信息安全性和有償服務得不到保障。

主機之間“一對所有”的通訊模式，網絡對其中每一台主機發出的信號都進行無條件複製並轉發，所有主機都可以接收到所有信息（不管你是否需要），由於其不用路徑選擇，所以其網絡成本可以很低廉。有線電視網就是典型的廣播型網絡，我們的電視機實際上是接受到所有頻道的信號，但只將一個頻道的信號還原成畫面。在數據網絡中也允許廣播的存在，但其被限制在二層交換機的局域網範圍內，禁止廣播數據穿過路由器，防止廣播數據影響大面積的主機。

廣播的優點：?

1. 網絡設備簡單，維護簡單，佈網成本低廉

2. 由於服務器不用向每個客户機單獨發送數據，所以服務器流量負載極低。

廣播的缺點：?

1.無法針對每個客户的要求和時間及時提供個性化服務。

2. 網絡允許服務器提供數據的帶寬有限，客户端的最大帶寬=服務總帶寬。例如有線電視的客户端的線路支持100個頻道（如果採用數字壓縮技術，理論上可以提供 500個頻道），即使服務商有更大的財力配置更多的發送設備、改成光纖主幹，也無法超過此極限。也就是説無法向眾多客户提供更多樣化、更加個性化的服務。

3. 廣播禁止在Internet寬帶網上傳輸。

? 如圖8-3所示，網絡中存在信息發送者Source、UserA 和UserC 提出信息需求，網絡採用組播方式傳輸信息。

?

組播傳輸特點?

* Multicast group 稱為組播組，使用一個IP 組播地址標識。UserA 和UserC 兩個信息接收者，加入該組播組，從而可以接收發往該組播組的數據。

* Source 稱為組播源，向該組播組地址發送且僅發送一份報文：packets for the multicast group。網絡傳輸過程中，相同的組播數據流在每一條鏈路上最多僅有一份。相比單播來説，使用組播方式傳遞信息，用户的增加不會顯著增加網絡的負載。

* 根據組播組成員的分佈情況，組播路由協議為多目的端的數據包轉送建立樹型路由。報文在儘可能遠的分叉路口（如RouterE）才開始複製和分發，最終傳送到組播組成員。相比廣播來説，組播數據僅被傳輸到有接收者的地方，不會造成網絡資源的浪費。

* 網絡中支持組播功能的路由器稱為“組播路由器”，不僅提供組播路由功能，還能夠在與網絡用户連接的末梢網段上提供組成員管理功能（如RouterD 和RouterF）。同時，自己本身也可能是組播組成員。

* 組播組中的成員是動態的，網絡中的用户主機可以在任何時刻加入和離開組播組。組成員可能廣泛分佈在網絡中的任何地方。組播源通常不會同時是其發送數據的接收者，即不屬於其對應的目的組播組。

* 一個源可以同時向多個組播組發送數據；多個源可以同時向一個組播組發送報文。

* 為了幫助理解，可以類比收看某電視頻道的節目。

* 組播組是發送者和接收者之間的一個約定，如同電視頻道。

* 電視台是組播源，它向某頻道內發送數據。

* 電視機是接收者主機，觀眾打開電視機選擇收看某頻道的節目，表示主機加入某組播組；然後電視機播放該頻道電視節目，表示主機接收到發送給這個組的數據。

* 觀眾可以隨時控制電視機的開關和頻道間的切換，表示主機動態的加入或退出某組播組。

主機之間“一對一組”的通訊模式，也就是加入了同一個組的主機可以接受到此組內的所有數據，網絡中的交換機和路由器只向有需求者複製並轉發其所需數據。主機可以向路由器請求加入或退出某個組，網絡中的路由器和交換機有選擇的複製並傳輸數據，即只將組內數據傳輸給那些加入組的主機。這樣既能一次將數據傳輸給多個有需要（加入組）的主機，又能保證不影響其他不需要（未加入組）的主機的其他通訊。

組播的優點：?

1. 需要相同數據流的客户端加入相同的組共享一條數據流，節省了服務器的負載。具備廣播所具備的優點。

2. 由於組播協議是根據接受者的需要對數據流進行復制轉發，所以服務端的服務總帶寬不受客户接入端帶寬的限制。IP協議允許有2億6千多萬個（268435456）組播，所以其提供的服務可以非常豐富。

3. 此協議和單播協議一樣允許在Internet寬帶網上傳輸。

組播的缺點：?

1．與單播協議相比沒有糾錯機制，發生丟包錯包後難以彌補，但可以通過一定的容錯機制和QOS加以彌補。

2．現行網絡雖然都支持組播的傳輸，但在客户認證、QOS等方面還需要完善，這些缺點在理論上都有成熟的解決方案，只是需要逐步推廣應用到現存網絡當中。