什么是多播？

多播是一种同时将数据从一个来源发送到多个目的地的方法。与Unicast不同，数据将数据发送到单个收件人或广播，该数据将数据发送到网络上的所有设备，多播仅将数据发送给对信息感兴趣的接收者组，使其对诸如诸如应用程序的应用程序特别有用视频流和在线游戏。

在本文中，我们将介绍多播的工作方式，其各种协议，最佳用例等。

多播协议

多播协议旨在一次管理和优化数据分布到多个收件人，有助于保护带宽，减少网络拥塞并确保完整的数据传输。

有几种多播协议，每个协议都可以共同努力，同时单独解决多播通信的特定方面。以下是一些要注意的主要协议：

IGMP（互联网组管理协议）

IGMP对于管理IPv4网络上的多播组成员身份至关重要。有兴趣接收多播数据的设备将IGMP报告发送给其本地路由器，这表明他们想通过指定适当的D类IP地址加入哪些多播组。路由器使用IGMP跟踪这些组成员身份，以确保仅将多播数据包转发给网络段，那里有这些组订阅的设备。

PIM（协议独立的多播）

PIM是一个多播路由协议的家族，用于确定提供多播流量的最佳路径。PIM有两个主要变体：PIM-SM（稀疏模式）和PIM-DM（密集模式）。

pim-sm 是为多播组成员广泛分散的网络而设计的，并且很少发送多播数据。它构建了一个分发树，该分发树只有在需要时才将多播源连接到收件人，从而减少不必要的数据传输。

pim-dm另一方面，适用于小组成员密集包装并经常发送数据的网络。最初，它用多播数据包淹没了网络，然后在没有感兴趣的接收器的分布树的支架上灌输了网络，从而确保在具有高度播种活动的环境中有效的数据传递。

MSDP（多播源发现协议）

MSDP用于启用域间多播通信，使不同域中的路由器共享有关活动多播源的信息。这通常与PIM-SM一起使用，以扩展在不同的管理边界上扩展多播功能，以确保可以在Internet上有效传输多播数据。MSDP确保接收器在另一个域中可以发现和访问一个域中的来源，从而促进更广泛的多播内容范围。

DVMRP（距离矢量多播路由协议）

DVMRP是最早的多播路由协议之一。它基于距离向量路由算法，旨在通过构建从源到收件人的最短路径树来管理网络中的多播数据传输。DVMRP定期将路由信息与相邻路由器交换以保持准确的路由表，从而确保有效且无循环的多播数据传输。

MOSPF（多播最短路径首先）

MOSPF是OSPF（开放最短路径第一）协议的扩展，以支持多播路由。它利用OSPF的链接状态信息来计算多播组的最短路径树，以确保有效而准确的数据传输。MOSPF与OSPF无缝集成，使其成为已经使用OSPF进行单播路由的网络的合适选择。

PGM（务实的一般多播）

PGM是一种多播运输协议，可确保数据可靠地传递给所有预期的接收者。它提供了用于检测丢失的数据包和要求重传的机制，以确保所有多播接收者都会收到完整的数据流。PGM在数据完整性至关重要的应用中特别有用，例如文件传输和流媒体。

多播的工作原理

多播利用D类范围（224.0.0.0至239.255.255.255） IPv4地址系统，专门指定用于多播。以下是电视等设备使用多播来接收数据的方式，例如有线电视提供商的按需视频内容：

1. 设备启动： 电视希望接收到特定收件人组的多播数据（例如，按需事件）。

2. 加入一个多播组： 该电视将IGMP报告发送给其本地路由器，表明它有兴趣加入一个特定的多播组，该组由特定的D类IP地址确定，该类别为有线提供商提供的按需事件保留。

3. 路由器管理： 在收到IGMP报告后，路由器会更新其组成员资格记录。现在，它知道其网络上的电视有兴趣接收多播流。

4. 多播路由： 当有线提供商生成数据（例如，流式传输点事件）时，它将发出带有多播目标IP地址的数据包的单个副本。网络中的路由器使用PIM等多播路由协议确定转发这些数据包的最佳途径，以到达对多播组感兴趣的所有设备。

5. 数据传递： 路由器将多播数据包转发到特定的网络段，其中设备（例如电视）已订阅了多播组。与将数据单独发送到每个设备相比，这种目标交付方法可以最大程度地减少网络拥塞并优化带宽的用法。

6. 设备接收： 该电视先前已经发送了IGMP报告，现在从有线电视提供商那里接收了多播数据流，使其可以流式传输按需事件。

多播应用程序

多播被广泛用于需要有效分配到多个收件人的情况的情况下。这是一些最常见的应用：

媒体流： 多播是IPTV（Internet协议电视）和现场活动广播的关键。它允许流媒体服务同时向多个订户发送单个数据流，从而有效利用带宽并始终如一地交付高质量的视频内容。

视频会议： 对于大规模的视频呼叫，网络研讨会和虚拟会议，多播为众多参与者的同时传输音频和视频数据。这减少了服务器和网络上的负担，从而确保了所有与会者的平滑体验。

文件分发： 多播是将软件更新，补丁和大型文件分配给多个设备的理想选择。公司可以向网络中的所有计算机发送一个更新包，与将单个更新发送到每个设备相比，大大减少了所需的时间和带宽。

物联网设备： 在物联网（IoT）的领域中，多播有助于众多传感器，设备和中央系统之间的通信。例如，中央系统可以同时向网络中的所有IoT设备发送控制命令或固件更新，从而提高效率和响应能力。

多播的好处

多播提供了几种优势，使其成为许多网络环境中数据分布的首选方法。这些好处包括：

效率： 多播通过向多个收件人发送单个数据包而不是为每个收件人复制数据来显着降低带宽的使用。这在带宽有限或高数据传输要求的网络中尤其重要。

可伸缩性： 多播是高度可扩展的，可以支持许多接收者的大型网络，而带宽消耗或网络负载则显着增加。这使其适用于涉及数千甚至数百万用户的应用程序，例如实时广播或大型软件分发。

减少网络负载： 通过减轻发件人和整体网络基础架构的负担，多播可以确保更有效的数据传输。网络负载的减少转化为较低的延迟，较高的吞吐量和更稳定的网络环境。

多播挑战和局限性

尽管多播提供了许多好处，但它还提出了需要解决成功实施的挑战。了解这些挑战可以帮助计划和维护高效且安全的多播网络。

兼容性： 多播的主要挑战之一是，并非所有网络设备和基础架构都支持它。较旧的路由器，开关和网卡可能没有多播功能，需要升级或替换才能启用多播功能。

配置复杂性： 设置和管理多播网络可能很复杂。它需要仔细的计划，精确的配置和持续的维护，以确保多播流量有效流动并触及所有预期的接收者。错误配置可能会导致网络循环，流量过多或数据传输不完整等问题。

可靠性问题： 在不本地支持多播或没有足够多播支持的网络中，数据包丢失可能是一个重要的问题。与单播可以重新传播丢失的数据包不同，多播并不包含用于数据包恢复的机制，如果网络条件不是最佳的，则可能导致数据丢失。

安全考虑

如果没有适当的安全措施，多播网络可能容易受到未经授权的访问。入侵者可以潜在地加入多播组并截取旨在合法接收者的数据，从而导致数据泄露和隐私问题。

实施加密和访问控件可以保护多播流量并防止未经授权的访问。加密可确保即使截获了多播数据包，但未经授权的用户仍无法阅读数据。访问控件，例如 IGMP窥探 和 多播小组管理，帮助确保只有授权设备可以加入多播组并接收多播数据。