[TCP/IP Illustrated] Broadcasting & Multicasting

前言

IP address 有三種，分別是：

1. unicast
   此即為一般的 IP address，傳送者與接收者是一對一的關係。
   
   
2. broadcast
   當要將訊息發布給同網段中所有的電腦時，就將訊息送給 broadcast IP address，這樣一來所有的電腦都會將訊息接收過去。使用此特性的協定有 ARP、RARP....等等。
   
   
3. multicast
   此種也是類似 broadcast，但接收端僅為特定的群組，並非全部電腦都包含在內。
   

其中 broadcase 與 multicase 都必須仰賴 UDP 協定，原因是因為使用 TCP 必須先進行 3-way Handshake 以進行兩端點間的連線，並不適合用於此情境中。



Broadcasting

broadcast 是將資料傳送到網路中所有的電腦的一種方式，一共可以分為四種：(資料來源)

1. 有限廣播 (Limited Broadcast)
   只有目前所在的區域網路 (LAN) 上作廣播，其IP的地址格式為255.255.255.255。
   
   
2. 網路取向廣播 (Net-directed Broadcast)
   在某特定 (指定) 的網路作廣播，例如向某一類別為A (Class A) 的網路廣播，其IP地址格式為netid.255.255.255。
   
   
3. 子網路取向廣播 (Subnet-directed Broadcast)
   針對某等級(class) 中的某子網路 (Subnetwork) 作廣播。以類別B的網路來看，若其子網路遮罩 (subnet mask) 為255.255.255.0，而IP地址為140.116.46.255，則是表示將資料廣播到類別B的網路140.116.中的子網路46上，而最後一個255則是代表廣播的意思。
   
   
4. 全子網路取向廣播 (All-subnets-directed Broadcast)
   針對某一等級中所有的子網路皆作廣播。此種廣播方式必須與路由器 (router) 的子網路遮罩配合。例如有一類別B的子網路遮罩為255.255.255.0，則若有一IP地址為140.116.255.255時，則表示將資料廣播到類別B的網路140.116中的所有子網路上。在實際的網路架構中，歸屬於某一類別網路的所有子網路，可能位在不同路由器 (router) 的不同輸出入埠上(port)，因此藉由子網路遮罩，路由器可以將資料傳送到所屬的所有子網路上進行廣播
   

Multicasting

IP Multicasting 是將資料傳送給某一特定群體 (Group) 的所有成員 (members)，而屬於同一群體的各個成員可能是散佈在各個不同的網路上。

接著用一張圖來說明 multicasting 的 IP address 格式：

從上圖可以知道，multicasting IP address 屬於 class D，其範圍介於「224.0.0.0 ~ 239.255.255.255」之間

在 RFC 1112 定義了 IP multicast 的標準,它的特性之一是可送出一份 IP datagram 到 LAN 或 WAN 上，只要對這份 datagram 有興趣的使用者加入此「group address」(如何加入呢? 只要設定要擷取特定 multicasting IP address 的資料，就表示加入此 group 了；若是有其他認證機制則另當別論)，就可收到這份 datagram。Multicasting 是一種 push 的技術，server 送出資料而 client 不用發出 request。

而 router 也要判斷所連結的網段中是否有加入特定 multicasting group 的電腦，來決定是否繼續傳送 multicasting 的訊息，這裡面運作的機制，稱為 IGMP(Internet Group Management Protocol)。

在目前還是有許多地方會應用到，最常用的大概就屬於視訊會議這一類的應用了。

然而，IANA 預先定義了幾個 well-known 的 multicasting IP address(就像 well-known port number 一樣)，在使用上就必須要避開這些 IP，例如：

• 224.0.0.1 (子網路中所有的系統)
  
  
• 224.0.0.2 (子網路中所有的 router)
  
  
• 224.0.1.1 (NTP；Netowork Time Protocol)
  
  
• 224.0.0.9 (RIP-2)

當然不只以上這些，而若要查詢最新的清單，可以查詢 RFC 文件。


參考資料

• unicast, multicast, broadcast :: 樂咖黑電腦學習網 SEO Google Apps
  
  
• Internet上的多媒體群體廣播架構