组播协议原理与应用
组播知识点 -回复
组播知识点-回复组播（Multicast）是在计算机网络中，一台主机向网络中指定的一组主机发送同一数据包的一种通信方式。
与单播（Unicast）一对一通信和广播（Broadcast）一对所有主机通信不同，组播实现了一对多通信。
在本文中，将详细探讨组播的工作原理、应用场景以及其在计算机网络中的重要性。
首先，组播的工作原理是基于Internet协议（IP）的多播分组交换机制。
当一个主机发送一条组播消息时，它会将该消息发送到一个被称为组播组的特定IP地址。
只有订阅了该组播组的主机才能接收到这条消息，而其他主机将不会接收到。
这种组播方式有效地减少了网络流量和带宽占用，并提供了高效的数据分发服务。
组播在许多应用场景中都被广泛运用。
其中之一是流媒体服务。
通过组播，流媒体服务器可以同时向多个用户传输相同的音频或视频数据流，而不需要为每个用户单独分配带宽。
这大大降低了服务器的负载，并提高了用户的观看体验。
此外，组播还被广泛用于实时多人游戏、视频会议和直播等应用中。
组播在计算机网络中具有重要的作用。
首先，它有效地减少了网络流量和带宽占用。
通过一次发送，多个主机可以同时接收到相同的数据，从而减少了网络传输的负担。
其次，组播提供了高效的数据分发服务。
对于需要同时向多个用户传输相同数据的应用，组播大大提高了传输效率和可扩展性。
最后，组播能够提供更好的安全性。
只有订阅了组播组的主机才能接收到消息，从而对数据的传输和访问进行了有效的控制。
在实际中，组播基于Internet协议的软件已经得到了广泛支持。
Internet协议版本4（IPv4）和版本6（IPv6）都支持组播功能。
在IPv4中，组播地址范围是224.0.0.0到239.255.255.255，而在IPv6中，组播地址则是保留在ff00::/8前缀中。
此外，许多网络设备和操作系统也提供了对组播的支持，包括路由器、交换机和操作系统等。
总而言之，组播是一种在计算机网络中实现一对多通信的重要方式。
组播pim-dm工作原理
组播pim-dm工作原理
PIM-DM（Protocol Independent Multicast - Dense Mode）是一种用于组播路由的协议，其工作原理如下：
1. 组播源：当一个主机作为组播源时，它将开始发送组播数据包。
它首先需要加入到一个特定的组播组，并选择一个初始的组播树根。
2. 初始组播树：组播源会向所有邻居节点发送组播数据包，并标记它们为活跃邻居。
邻居节点会收到数据包后，将它们转发到它们自己的邻居节点。
这样就形成了一个初始的组播树，从源节点到所有的邻居节点。
3. 刷新树的构建：一旦初始组播树构建完成，PIM-DM将尝试优化这个树。
它会更新树的分支，删除不必要的分支，并选择最短路径进行转发。
这样可以减少树的深度和跳数，提高传输的效率。
4. 邻居维护：PIM-DM使用了倒数计数器来维护邻居节点的活跃性。
每个邻居节点在接收到组播数据包后会重新计数，并把它们传播给它们自己的邻居。
如果计数器达到0，那么节点将被认为是不活跃的，并从组播树中移除。
5. 沉默源检测：PIM-DM使用沉默源检测来识别不再发送组播数据包的源节点。
当一个主机不再发送组播数据包时，它的邻居节点将察觉到这种情况，并进行相应的处理。
如果一个源节点沉默一段时间，邻居节点将把它从组播树中剪枝。
总体来说，PIM-DM使用了初始组播树的构建和维护机制，以及邻居节点的活跃性维护和源节点的沉默源检测机制，来进行组播路由的建立和维护。
它提供了一种基于密集模式的组播路由解决方案，适用于网络中组播的高密度区域。
组播技术实验报告
组播技术实验报告实验题目：组播技术实验报告摘要：本实验主要探讨组播技术在网络通信中的应用及其原理。
首先介绍了组播技术的基本概念和特点，然后通过搭建实验环境，进行了组播通信的实验，并分析了实验结果。
实验结果表明组播技术能够提高网络通信的效率和带宽利用率，并适用于一对多的通信场景。
最后，总结了本次实验的收获和存在的问题，并给出了改进方案。
关键词：组播技术、网络通信、效率、带宽利用率、一对多通信1. 引言随着互联网的发展，大量的数据需要在网络中传输。
传统的点对点通信方式在一对多的通信场景中存在效率低下、带宽利用率低等问题。
而组播技术可以有效解决这些问题，实现一对多的通信。
本实验旨在介绍组播技术的原理和应用，通过实验验证组播技术在网络通信中的优势。
2. 组播技术的基本概念和特点2.1 组播技术的基本概念组播技术是一种将数据从一个源节点发送给多个目的节点的网络通信方式。
源节点将数据报文发送到一个组播组地址，网络中的路由器将数据报文转发给加入了该组播组的目的节点。
组播技术基于IP协议实现，利用IP组播地址标识组播组。
组播组成员通过IGMP协议告知路由器它们加入了哪个组播组，路由器根据这些信息进行组播转发。
2.2 组播技术的特点(1) 效率高：组播技术通过一次数据传输实现了一对多的通信，避免了多次点对点通信的开销，提高了通信效率。
(2) 带宽利用率高：组播技术能够将数据报文在网络中共享，减少了网络拥塞和带宽浪费。
(3) 适用范围广：组播技术适用于多媒体传输、视频会议、在线直播等一对多的通信场景。
3. 实验环境的搭建本次实验采用了基于Linux系统的网络模拟器GNS3搭建实验环境，使用VirtualBox虚拟机作为实验主机。
实验主机通过网桥连接到GNS3的网络拓扑，与其他实验节点之间通过交换机连接。
实验中使用了Wireshark工具进行网络数据包捕获和分析。
4. 组播通信的实验设计4.1 实验拓扑设计本实验中的网络拓扑采用典型的组播通信场景，包括一个源节点和多个目的节点。
IGMP协议分析组播协议的工作机制
IGMP协议分析组播协议的工作机制IGMP（Internet Group Management Protocol，互联网组管理协议）是一种网络协议，用于多播的组播管理。
组播是一种网络传输方式，可以在单一数据流上同时发送给多个目标设备。
IGMP协议允许主机加入或离开一个多播组，以及路由器为特定多播组提供流量转发。
IGMP协议的工作机制基于主机和路由器之间的交互。
主机通过发送特定的IGMP报文向路由器注册加入或离开一个多播组的意图。
路由器则负责根据这些报文来进行相应的组播流量管理与转发。
在IGMP协议中，主机和路由器的交互可以分为两个角色：主机可以是一个多播组的成员，路由器则充当组播流量的转发和管理者。
主机角色中的IGMP报文主要分为三种类型：成员关系查询报文（Membership Query）、成员关系报告报文（Membership Report）和成员离开报文（Leave Group）。
成员关系查询报文用于路由器定期发送以查询网络中的主机是否还是某个多播组的成员。
成员关系报告报文则是主机向路由器发送的，用于通知路由器它们的成员关系。
成员离开报文则是主机主动发送给路由器，用于通知路由器其离开了某个多播组。
路由器角色中的IGMP报文主要有两种类型：成员关系查询报文（Membership Query）和成员关系报告报文（Membership Report）。
成员关系查询报文用于路由器周期性地向多播组的成员发送，以获取其成员关系，并维护组播组的活跃状态。
成员关系报告报文则是路由器在接收到主机发来的成员关系报告后，向其他路由器发送的，以便提供多播组的流量转发和管理。
IGMP协议的工作流程如下：1. 主机在加入一个多播组时，会向网络中的路由器发送成员关系报告报文，以通知路由器其加入了该组。
2. 路由器在收到成员关系报告报文后，会更新其组播组成员数据库，记录下该主机加入了该组。
3. 路由器会定时发送成员关系查询报文，以获取组播组的成员列表，并维护组播组的活跃状态。
组播 原理
组播原理
组播是一种在计算机网络中进行多点通信的方式。
通过组播，发送者可以将数据一次性发送给多个接收者，而不需要为每个接收者单独发送数据。
组播的原理是利用IP协议的多播地址和UDP协议实现。
在IPv4网络中，组播地址是一个特殊的IP地址，其范围为224.0.0.0到239.255.255.255。
接收者可以通过加入特定的组播组来接收组播数据。
当发送者想要发送组播数据时，它首先会将数据封装在UDP 包中。
然后，发送者将目标IP地址设置为一个合法的组播地址，并将该UDP包发送到网络上。
路由器在网络中转发组播数据，以便它可以到达所有的接收者。
接收者在想要接收组播数据时，必须加入一个特定的组播组。
接收者会将自己的IP地址设置为组播地址，并告诉网络中的路由器他们希望接收来自该组播组的数据。
路由器会将组播数据转发到这些接收者。
组播的优点是可以减少网络带宽的使用，因为数据只需要一次发送就可以到达多个接收者。
此外，组播还可以实现实时的多媒体传输，如视频会议和流媒体。
总的来说，组播通过利用IP多播地址和UDP协议，可以在计算机网络中实现多点通信，提高网络效率，同时减少带宽的使用。
组播路由协议PIM-DM及其应用
第 ｌ 卷 第 ３ ５ 期 ２０ ０ ７年 Ｏ 月 ５
河 南 机 电 高 等 专 科 学 校 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｎ ｎ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｎ ｌ ｔ ｃｌ ｇｎ ｅ ｎ ｏｌｇ ｏ ｒ ａ ｏ Ｈｅ ａ ｃ ａ ｉ ｄ Ｅ ｅ ｒ ａ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｃ ｌ ｅ ａａ ｃｉ ｉ ｅ
高效 地实 现组播 数 据的 转发 。
后， 根据转 发表 项 ， 获取该 数 据 的源地 址 和 目的地 址 ， 然后 把 该 数 据 复 制 Ｎ （ 为 Ｄ ｗｎ ｔ ａ ｎｅｆｃ Ｎ ｏ ｓｒ ｍ Ｉ ｔｒａｅ ｅ Ｌｓｓ 口的个 数 ） ， Ｄ ｗｎ ｔｅｍ ｎ ｅｆｃ ｉ ｓ ｉｔ 接 份 从 ｏ ｓｒａ Ｉｔｒ ｅＬ ｓ ａ ｔ
其 中 Ｐ Ｍ －ＤＭ 协议 适用 于组 播 成员 分 布 密集 、 Ｉ 带宽 如果 有 ， 从相 应接 口转 发 该 数据 ； 果 没 有 ， 丢弃 则 如 就 足够 大的 网络 ， Ｐ Ｍ —Ｓ 协 议 适 用 于 组 播 成 员分 此组播 数 据 。并 且通 过 Ｕｐｔｅｍ ｔｒａｅＬｓ 接 口 而 Ｉ Ｍ ｓｒａ Ｉ ｅｆｃ ｉｔ ｎ 向上游 的路 由器 发送剪 枝 消 息 ， 游 的路 由器 收 到 此 上 布 比较 松散 的 网络 中。Ｐ Ｍ —ＤＭ 协议依 赖 于 广播 技 Ｉ 消息后 ， 把 接 收 到 剪 枝 消 息 的 接 口设 置 为 剪 枝 状 会 术 来将 数据 “ 向网络 中所 有 的路 由器 。 推” 当应 用 Ｐ Ｍ —ＤＭ 协 议 时 ， 播 数据 被 扩散 到 网 态 ， Ｉ 组 同时启 动一 个 计 时 器 ， 计 时器 超 时前 不 会 再 向 在 络 中 的所 有 节 点 ， 一 定 程 度 上 浪 费 了带 宽 ， 加 了 设 置为 剪枝 状 态 的接 口发 送 组 播 数 据 。但 当计 时 器 在 增 路 如 路 由器 的负 担 。所 以 Ｐ Ｍ — Ｄ 协 议 采 用 了一 定 的 超 时后 ， 由器 会 再 次 向此 接 口发 送 组 播 数 据 ， 果 Ｉ Ｍ
组播协议相关
组播相关:一、组播协议体系：1)组成员关系协议包括IGMP(互连网组管理协议);2)组播路由协议分为域内组播路由协议及域间组播路由协议;3)域内组播路由协议包括MOSPF，CBT，PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等协议;4)域内的组播协议又分为密集，与稀疏模式的协议。
DVMRP，PIM-DM，MOSPF属于密集模式，CBT，PIM-SM属于稀疏模式。
5) 针对域间组播路由有两类解决方案：短期方案和长期方案。
短期方案包括三个协议MBGP/MSDP/PIM-SM：MBGP（组播边缘网关协议），用于在自治域间交换组播路由信息；MSDP（组播信源发现协议），用于在ISP之间交换组播信源信息；以及域内组播路由协议PIM-SM长期方案目前讨论最多的是MASC/MBGP/BGMP，它建立在现有的组播业务模型上，其中MASC实现域间组播地址的分配、MBGP在域间传递组播路由信息、BGMP完成域间路由树的构造。
此外还有一些组播路由策略，如PIM-SSM（特定信源协议无关组播）等，建立在其它的组播业务模型上。
目前仅短期方案MBGP/MSDP/PIM-SM是成熟的，并在许多的运营商中广泛使用。
6)同时为了有效抑制组播数据在链路层的扩散，引入了IGMP Snooping、HGMP，HMVR，RGMP，GMRP等二层组播协议。
名词解释:组播路由协议有距离矢量组播路由协议（DVMRP）、协议无关组播－密集模式（PIM-DM）、协议无关组播-稀疏模式（PIM-SM）、开放式组播最短路径优先（MOSPF）、有核树组播路由协议（CBT）IGMP协议简介：IGMP（Internet Group Management Protocol，因特网组管理协议）是TCP/IP协议族中负责IP组播成员管理的协议。
它用来在IP主机和与其直接相邻的组播路由器之间建立、维护组播组成员关系。
IGMP不包括组播路由器之间的组成员关系信息的传播与维护，这部分工作由各组播路由协议完成。
电信组播方案
以我给的标题写文档，最低1503字，要求以Markdown 文本格式输出，不要带图片，标题为：电信组播方案# 电信组播方案## 简介在现代互联网的通信中，信息的传输不再局限于点对点的通信方式，而是可以通过组播的方式进行。
组播（Multicast）是一种将数据从一个源端发送到一个或多个目的端的通信方式。
电信组播方案是一种基于电信网络实现组播通信的方案。
本文将介绍电信组播的基本原理、应用场景及相关技术。
## 原理组播通信采用的是一对多的通信模式，源节点将数据发送给一个虚拟的组播组地址，然后网络中的路由器将数据复制并转发给该组播组中的所有目的端节点。
与广播不同的是，组播通信是一种更高效的通信方式，因为它只需要发送一次数据流，就能够同时到达多个目的端。
在电信网络中，组播通信的原理主要依赖于：1. IP组播协议（IP Multicast Protocol）：IP组播协议是一种在IPv4和IPv6网络中实现组播通信的协议。
它定义了组播数据包的封装格式、传输方式以及路由选择等相关规范。
2. IGMP（Internet Group Management Protocol）：IGMP是一种在IPv4网络中用于管理组播组成员的协议。
它定义了主机加入或离开组播组的过程，并且通过向路由器发送相关信息，告知路由器有多少主机在该组播组中。
3. MLD（Multicast Listener Discovery）：MLD是一种在IPv6网络中用于管理组播组成员的协议，功能与IGMP类似，但针对IPv6网络做了相应的优化和改进。
通过以上协议的配合，电信网络能够实现组播通信，并提供高效、可靠的数据传输服务。
## 应用场景电信组播方案在各个领域都有广泛的应用场景，以下列举了一些典型的应用场景：### 1. 视频直播在视频直播中，组播可以实现多个用户同时观看同一个视频流。
源节点将视频流发送给组播组地址，网络中的路由器将视频流复制并转发给所有观看用户。
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发送224.5.5.5的 Membership Report
需要接收 224.5.5.5的 组播数据
并不需要接 收224.5.5.5 的组播数据
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IGMP Snooping工作原理
IGMP Snooping的工作过程:
开始向该子网发 送224.5.5.5的组 播数据
当主机首次加入到一个组时，它会主动向组发送 Membership Report。 Membership Report还用来响应本地路由器发出的General Query 和Group-Specific Query消息
组播数据 Membership Report Membership Report
还需要接收 224.5.5.5组播数据
还需要接收 224.5.5.5组 播数据
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IGMP工作原理
查询路由器选举
当子网中有多个路由器时，选举查询者的规则就十分简单：
有较小的IP地址的路由器成为查询者。 所有子网中现有的路由器在收到新路由器的General Query消息 后，就检查源地址。如果它的IP地址的值更小，则会继续发送 查询。 当新的路由器收到其中一个查询，并发现这台路由器有较小 的IP地址时，它就变成非查询者。非查询者将旁听整个IGMP 过程。 所有非查询路由器启动一个查询计时器，无论何时只要收到 来自IGMP的General Query消息，计时器被复位。默认的计时 器持续时间是查询间隔的两倍。如果查询计时器满，就认为 IGMP查询有问题，选择查询者过程重新开始。
种协议 所有要加入组播组的主机和所有连接到有组播主机的子网中的 路由器都必须使用IGMP IGMP消息不能被路由器转发，只能限制在本地网段内部。 IGMP的TTL参数永远是1，保证了IGMP的使用范围。 IGMP的版本目前有V1/V2/V3三种。
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IGMP工作原理
IGMP报文分类(以IGMPv2为例):
锐捷网络技术培训系列课程 -（中级）
组播协议原理与应用
培训组 高志岩
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前 言
本PPT主要介绍了组播协议原理和实际应用，适 用于对组播协议有一定了解的工程师和网络维护人员。
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课程目标
通过本课程的学习，您可以掌握如下知识点：
组播相关概念 IGMP以及IGMP Snooping工作原理 组播路由协议 组播在实际工程中的应用
发送224.5.5.5的 Membership Report
根据收到的224.5.5.5的 Membership Report, 生成组播MAC地址表.
MAC 01-00-5e-05-05-05 需要接收 224.5.5.5的 组播数据
端口 1
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IGMP Snooping工作原理
IGMP Snooping的工作过程:
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组播综述
单播方式与组播方式的对比
单播方式
组播方式
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组播综述
组播的优势:
单播可以通过建立多个点对点的连接来达到点对多点的传输。
这种方式将在源点(服务器)与各个接收点建立连接，从服务器 开始，就将有多份数据流分别流向分散的接收点。这种方式 将加重服务器的负荷，增大对服务器性能的要求；同时还在 网络中造成大流量，从而增加网络的负载，导致网络拥塞。 组播则不然，发送方仅发一份数据包，此后数据包只是在需 要复制分发的地方才会被复制分发，每一个网段中都将保持 只有一份数据流。这样就可以减轻服务器的负担，节省网络 带宽。
General Query
Gengral Query General Query 主机 主机
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IGMP工作原理
Leave Group
当主机退出一个组时，它用Leave Group消息通知本地的路由
器。 这个消息包含有退出的组的地址，但与Membership Report消 息不同的是，Leave group消息是发向“子网中的所有路由器” 地址224.0.0.2的,而Membership Report是发向想要加入的组播 组地址。
Group-Specific Query
路由器的Group-Specific Query消息是根据主机发出的Leave
Group消息而发出的，当路由器收到Leave Group消息时，必须 判断子网中是否仍有组员存在。目的地址为该发出Leave Group的主机所在组的组地址。
仍然向该子网发送 组播数据
一定时间内仍 无人响应,则不 再像该子网转 发组播数据
General Guery
没有响应
没有响应
如果一台组播路由器在3次查 询的时间间隔里没有收到一 个特定子网的Membership Report消息，那么这个路由 器将宣布这个子网中没有组 员,不再向这个子网发送组播 数据。
主机
主机
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IGMP工作原理
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组播综述
组播IP地址:
组播地址范围
224.0.0.0-239.255.255.255 保留组播地址 224.0.0.0-224.0.0.255 本地管理组播地址 239.0.0.0-239.255.255.255 用户组播地址 224.0.1.0-238.255.255.255
组播MAC地址:
以太网:01-00-5e-xx-xx-xx
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组播综述
常见保留组播IP地址
地址 224.0.0.1 224.0.0.2 224.0.0.4 含义 All host All router All DVMRP router
224.0.0.5 224.0.0.6
224.0.0.9 224.0.0.10 224.0.1.1
Leave Group Membership report
不需要接收组播 数据
还需要接收
Group-Specific Query
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IGMP工作原理
报告抑制
Membership Report 想加入224.5.5.5
于是抑制了关于 224.5.5.5的 Membership Report 的发送
IGMP Snooping工作原理
组播路由协议 组播在实际工程中的应用
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IGMP Snooping工作原理
为什么需要IGMP Snooping?
开始向该子网发 送224.5.5.5的组 播数据
发送224.5.5.5的 Membership Report 浪费了带宽
需要接收 224.5.5.5的 组播数据
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IGMP工作原理
IGMPv3 简介
在IGMPv3中主要增加了Group-and-Source-Specific Query ,它能
允许一个组不仅用组地址进行识别，而且也能被源地址识别。 当一个组有多个源时，IGMPv3路由器可以根据组员的请求对 源进行过滤。
第25页
提纲
组播综述 IGMP工作原理
主机使用的IGMP报文:
Membership Report Leave Group
路由器使用的IGMP报文:
General Query Group-Specific Query
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IGMP工作原理
Membership Report
Membership Report用于指示一台主机希望加入一个组播组
Membership Report
无法将相应端口添加 到组播MAC表中 抑制了 Membership Report的发送
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IGMP Snooping工作原理
取消消息抑制报告带来的问题
如果存在组播路由器,但是由于IGMP Snooping抑制了消息报告,
停止向该子网转 发组播数据
Leave Group
不再需要接收 组播数据
主机
主机
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IGMP工作原理
General Query
路由器通过General Query消息向与其连接的所有子网进行轮询
来发现是否有组员存在，并在子网中没有组员时检测到这一 情况 General Query消息被发向“子网中的所有主机”224.0.0.1这个 地址，而且不涉及任何一个具体组播组.
0a-0a-0a
此5位地址不作映射，因此32个IP 组播地址映射成一个MAC地址
1110
32位IP组播地址
IP组播地址后23位 映射到MAC地址中
48位MAC地址（以太网/FDDI） 0000000100000000010111100
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提纲
组播综述 IGMP工作原理
IGMP Snooping工作原理
并不需要接 收224.5.5.5 的组播数据
需要一个机制,让二层交换机只把组播数据转发给需要接收组播的主机.
第27页
IGMP Snooping工作原理
IGMP Snooping的作用:
IGMP Snooping能使二层交换机将组播数据只朝需要接收的用
户所在的端口转发，从而不会影响到其它的用户。
路由器收到服务器发送的 组播报文,将其隔离在服 务器所在的子网内
服务器
需要接收组播数 据的主机无法接 收到组播数据 主机 主机
需要一种机制,能够让路由器将组播数据转发到有接收需求的主机所在的子网
第15页
IGMP工作原理
IGMP定义
IGMP:Internet 组管理协议,用于主机与路由器之间交互信息的一
第3页
提 纲
组播综述 IGM理
组播路由协议 组播在实际工程中的应用
第4页
组播综述
组播定义:与广播和单播的区别
主机
单播 广播 服务器 组播