组网基础之深入解析二层组播

二层组播相关协议包括IGMP 和GMRP协议。让我们从分析组播MAC地址开始，逐步而深入的了解二层组播。

组播MAC地址

所谓组播MAC地址，是一类逻辑的MAC地址，该MAC地址代表一个组播组，所有属于该组的成员都接收以该组对应的组播MAC地址为目的地址的数据帧。

注意的是，组播MAC地址是一个逻辑的MAC地址，也就是说，在网络上，没有一个设备的MAC地址是一个组播MAC地址。组播MAC地址跟单播MAC地址（物理MAC地址）的区别是，组播MAC地址六个字节中，最高字节（第六字节）的最低位为1，而单播MAC地址则为0，如下图所示：

为了更进一步了解组播的概念，我们先从MAC层的数据帧接收过程说起。

MAC层数据帧的接收

在网卡的内部保留一张接收地址列表（可以理解为一个可读写的随机存储器），其中至少有两个MAC地址，即网卡的物理MAC地址和全1的广播MAC地址。每当计算机想接收一个组播数据，也就是说要加入一个组播组，那么上层软件会给网络层一个通知，网络层做完自己的处理后，也会发一个通知给数据链路层，于是，数据链路层根据网络层想加入的组播组的组地址（一般是一个组播的IP地址），根据一定的规则映射为一个组播的MAC地址，然后把该MAC地址加入接收地址列表。

每当数据链路层接收到一个数据帧的时候，就提取该数据帧的帧头，找出目的MAC地址，跟接收地址列表中的地址项目比较，如果在列表中遇到一个地址，跟该数据帧的目的MAC地址是相同的，就停止比较，接收该数据帧，并把该数据帧放到上层协议对应的接收队列中；如果在整个接收列表中没有找到一个匹配的MAC地址，则丢弃该数据帧。

现假设接收到的数据帧是发给自己的单播数据帧，于是该数据帧的目的MAC地址就是自己的硬件地址。数据链路层接收到该数据帧，跟接收列表中的地址比较，第一次比较就会通过，因为接收地址列表中的第一个MAC地址就是自己的硬件地址。所以在任何情况下，发给自己的数据帧一定能接收下来；

假设接收到的数据帧是一个广播数据帧，则在比较的时候，最后一项是匹配的，因为接收地址列表中肯定包含一个广播的MAC地址，这样就保证了任何广播数据报都会被正确接收；

假设上层软件想接收组播组G的数据，经过一番映射到数据链路层之后，数据链路层会在自己的接收数据列表中添加一项组播组G对应的MAC地址，假设为MAC_G，当计算机接收到一个数据帧，该数据帧的目的地址为MAC_G的时候，该数据帧会被接收并传递到上层，因为接收列表中有一项MAC_G记录。

组播转发表

在前面交换机的转发方式一节中讲到，交换机在转发组播数据包的时候，也是根据一个转发表来进行的，但跟单播转发表不同的是，该组播转发表对应的出口不是一个元素/端口，而是一组元素/端口，即一个出口列表。在转发数据的时候，交换机根据组播数据帧的目的组播地址查找组播转发表，如果在组播转发表中查不到相应的转发项，则把该组播数据帧当做广播数据帧处理，向所有端口上转发该数据帧（如果实现了VLAN，则仅仅向接收端口所属同一个VLAN的端口上转发）；如果能查找到一个结果，则结果肯定是一个接口列表，于是，交换机把这个组播数据报复制成许多份，每份提交到一个出接口，从而完成数据的交换。

需要注意的是，这个组播转发项不像单播那样，是通过学习的方式获得的（在处理单播数据的时候，交换机每转发一个数据帧，会进行相应的学习过程，学习到一个单播转发项），而是通过一些二层的组播协议获得的，这些流行的组播协议有IGMP（Internet Group Management Protocol， 因特网组管理协议），GMRP（GARP Multicast Register Protocol，GARP组播注册协议，GARP- General Attribute Registration Protocol）等。下面部分详细解释每一种二层组播协议。

二层组播协议

上面我们提到，用于转发组播数据帧的组播

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