一、多播到底省了什么

先摆三种发法，看骨干网上要跑几份：

第一行是「有多少人就要发多少份」：100 个接收者、1 Mbps 的直播，出口就要 100 Mbps。 第二行看着省，但它出不了路由器——4.3.4 讲的广播地址只在本地网段有效，跨网段就没意义了。 第三行才是正解：一条链路只跑一份，到了真正需要分叉的路由器才复制。 注意「省」是有条件的：如果 100 个接收者分散在 100 条不同链路上，那还是 100 份。 多播省的是「同一段链路上的重复」，不是「所有重复」。 这也是「多播适合直播、不适合点播」的原因——点播的每个人进度不同，没法共用同一条流。

二、组管理：IGMP

IGMP 干的是一件很小的事：问一句「这条链路上还有人要这个组吗」。 它只在「主机和直连路由器之间」跑，不管跨网段。

第一行那个「靠超时退出」很笨：主机走了不说话，路由器只能等查询没回应，才认为没人要了。 所以第一个包往往会「多送一会儿」——这也是早期多播「关不掉」的抱怨来源。 第三行的「源过滤」是 SSM 的基础：「我只收 1.1.1.1 发的这一组」， 而不是「这一组谁发我都收」。 这对直播很有用——可以挡住伪造源的注入。 还有两个地址要记住：224.0.0.1 是「本链路所有主机」，224.0.0.2 是「本链路所有路由器」。 它们永远不转发，属于「协议自己用的地址」。

三、多播路由：PIM

跨网段怎么走，是 PIM 的事。它有两种思路，方向正好相反：

第一行是「先撒后剪」：默认认为到处都有人要，收到「不要」的回报才停止转发。 它简单，但浪费——所以只在「一个网段里几乎人人都看」的场景划算。 第二行是「先登记再送」：所有流量先到一台汇聚点（RP），接收者向 RP 报到，树建好了才发。 互联网上的多播基本都用这一种。 和单播路由最大的不同在这里：单播查表只看「目的前缀」，多播要同时看「源」和「组」。 而且要防环——多播树一旦成环，一个包会绕着环永远转下去。 所以 PIM 用「反向路径检查」（RPF）： 只有从「回源的最短路径接口」进来的包才转发，别的一律丢。

四、地址范围与 MAC 映射

多播地址不是「随便挑一个」，范围决定了它能走多远：

第一行那个「不转发」是硬规定：224.0.0.1 的意思是「本链路所有主机」，出了路由器就没意义。 所以「挑错了范围，包根本出不了门」，这是多播调试里最常见的第一个坑。 第三个坑在二层：多播 IP 要映射成多播 MAC，规则是「01:00:5e 加上组地址的低 23 位」。 而组地址有 28 位可用，只用 23 位，就意味着 32 个组共用一个 MAC。 所以主机收到帧之后，还要再看一眼 IP 头才能确定是不是自己要的—— 光凭 MAC 判断会收到别人的数据。

五、动手 Demo：多播要两个协议配合

把「组管理」和「多播路由」拆开看，再把地址范围摆出来。 先看 IGMP 那三行，再看地址那三行。

ver = ('IGMPv1', 'IGMPv2', 'IGMPv3')
feat = ('加入离开都不说', '支持主动离开', '可以指定只收谁的')
for i in range(3):
    print('%-8s %s' % (ver[i], feat[i]))

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
多播要两个协议配合
--------------------------------------------------------------------
**多播能工作，靠的是「组管理」和「路由」两件事分开做**：
**IGMP 管「这条链路上有没有人订阅」，PIM 管「多播包怎么走」。**

  版本           能力                         差别
  -----------------------------------------------------------
  **IGMPv1**     **加入、离开都不说**         **靠超时退出**
  **IGMPv2**     **支持主动离开**             **退出更快**
  **IGMPv3**     **可以指定「只收谁的」**     **支持源过滤**

**第三行那个「源过滤」是 SSM 的基础**：**「我只收 1.1.1.1 发的这一组」**，
**而不是「这一组谁发我都收」。**
**这对视频直播很有用**——**可以挡住伪造源的攻击。**

**多播地址的范围也有讲究**：
  范围                 用途               备注
  -------------------------------------------------------------------
  **224.0.0.0/24**     **本地链路**       **不转发（如 224.0.0.1）**
  **224.0.1.0/24**     **互联网可用**     **需申请**
  **239.0.0.0/8**      **组织内部**       **类似私网，自己划**

**第一行那个「不转发」是硬规定**：**224.0.0.1 是「本链路所有主机」，出了路由器就没意义。**
**所以「多播地址」不是「随便挑一个」**——**挑错了范围，包根本出不了门。**

三行 IGMP 的差别，本质是「退出」越来越干脆： v1 只能等超时，v2 会说「我走了」，v3 还能说「我只要谁的」。 所以多播的体验提升，一大半来自「退得更快」。 地址那三行要按「能不能出路由器」来记：224.0.0.0/24 是最内圈，压根不转发； 224.0.1.0/24 是公网可用，但要申请；239.0.0.0/8 是「多播里的私有地址」，企业自己划。 做内网直播，用 239 段最省事。 最后一个提醒：多播能不能通，取决于「路径上每一跳都支持」： 只要中间有一个路由器不认，树就断了。 这也是「多播在公网上一直没普及」的现实原因——它需要端到端的配合，而互联网是「各自为政」的。

30 秒实验

1. 算一下：100 个接收者收 1 Mbps 直播，单播出口要多少带宽？
2. 想一下：为什么 224.0.0.1 的包永远不出路由器？
3. 想一下：32 个多播组共用一个 MAC，主机怎么区分？

常见误区

1. 以为「多播一定省带宽」。 只在同一链路有多人订阅时才省，分散在 100 条链路上照样 100 份。
2. 以为「IGMP 负责跨网段转发」。 它只管主机和直连路由器之间，跨网段是 PIM 的事。
3. 以为「多播地址随便挑一个就行」。 范围决定能不能出网，挑到 224.0.0.0/24 就出不了门。

下一节讲它的邻居：任播，一个地址配在很多台机器上。

• ☐ （本节完，下一节 5.8.2 IP任播）

相关笔记

• IP任播
• IP多播
• 广播地址
• 📚 图解TCP／IP · 索引