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IPv4的地址类型

在之前的文章里,我提到过广播地址,并提供了一些示例。然而,我并没有详细介绍与之相关的术语及用法,现在该介绍了。下面是我要定义的4种IPV4地址。

  1. 第2层广播地址,表示LAN中的所有节点。

  2. 广播(第3层)地址,表示网络中的所有节点。

  3. 单播地址,这是特定接口的地址,用于将分组发送给单个目标主机。

  4. 组播地址,用于将分组传输到不同网络中的众多设备,常用一对多来形容。

第2层广播

第2层广播也叫硬件广播,它们只在当前LAN内传输,而不会穿越LAN边界(路由器)。

典型的硬件地址长6B(48位),如45:AC:24:E3:60:A5。使用二进制表示时,该广播地址全为1,而使用十六进制表示时全为F,即FF:FF:FF:FF:FF:FF。

第3层广播

第3层也有广播地址。广播消息是发送给广播域中所有主机的,其目标地址的主机位都为1。

下面是一个例子:对于网络地址172.16.0.0 255.255.0.0,其广播地址为172.16.255.255一一所有主机位都为1。广播也可以是发送给所有网络中的所有主机的,例如255.255.255.255。

一种典型的广播消息是地址解析协议(ARP)请求。假设有台主机要发送分组,且知道目的地的逻辑地址(IP)。为让分组到达目的地,主机需要将其转发给默认网关——如果目的地位于另一个IP网络中。如果目的地位于当前网络中,源主机将把分组直接转发到目的地。由于源主机没有转发帧所需的MAC地址,它发送广播,当前广播域中的每台设备都将侦听该广播。该广播相当于在说:如果你拥有IP地址192.168.2.3,请将MAC地址告诉我。

单播地址

单播地址是分配给网络接口卡的IP地址,在分组中用作目标地址,换句话说,它将分组传输到特定主机。DHCP客户端请求很好地说明了单播的工作原理。

下面是一个例子:LAN中的主机发送广播(其第2层目标地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF,而第3层目标地址为255.255.255.255),在LAN中寻找DHCP服务器。路由器知道这是发送给DHCP服务器的广播,因为其目标端口号为67(BootP服务器),因此会将该请求转发到另一个LAN中的DHCP服务器。因此,如果DHCP服务器的IP地址为172.16.10.1,主机只需以广播方式发送DHCP请求(其目标地址为255.255.255.255),路由器将修改该广播,将其目标地址改为172.16.10.1。为让路由器提供这种服务,你需要使用命令ip helper-address配置接口——这不是默认启用的服务。

组播地址

组播与其他通信类型完全不同。乍一看,它好像是单播和广播的混合体,但不是这样。组播确实支持点到多点通信,这类似于广播,但工作原理不同。组播的关键点在于,它让多个接收方能够接收消息,却不会将消息传递给广播域中的所有主机。然而,这并非默认行为,而是在配置正确的情况下,使用组播达到的。

组播这样工作:将消息或数据发送给lP组播组地址,路由器将分组的副本从每个这样的接口转发出去(这不同于广播,路由器不转发广播),给订阅了该组播的主机。这就是组播不同于广播的地方:从理论上说,组播通信只会将分组副本发送给订阅主机。从理论上说,指的是主机将收到发送给224.0.0.10的组播分组(EIGRP分组,只有运行EIGRP协议的路由器才会读取它)。广播型LAN(以太网是一种广播型多路访问LAN技术)中的所有主机都将接收这种帧,读取其目标地址,然后马上丢弃——除非它是组播组的成员。这节省了PC的处理周期,但没有节省LAN带宽。如果不小心实现,组播有时会导致严重的LAN拥塞。

用户和应用程序可加人多个组播组。组播地址的范围为224.0.0.0 - 239.255.255.255,正如你看到的,这个地址范围位于D类IP地址空间内。

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