组播技术基础——组播地址

组播IP地址

1. 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。
2. 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)。
3. 组播IP地址用于标识一组接收者。
4. 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。
5. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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)。
4. 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。
5. 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。

1. 首先将该IP地址换算成二进制格式，
2. 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。
   
3. 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。