计算机网络中的“广播”指的是什么？

在计算机网络中，有多种方式可以将数据从一个节点传输到另一个节点，或者从一个节点传输到多个节点，或者多个节点之间传输数据。对于每一种传输方式，都有相应的术语来描述它。下面我们来简要了解一下这些术语的例子：

• 在节点与节点之间：单播也被称为点对点通信。例如：手机之间的通话。
• 当进行多次点对点通信时，这种情况被称为——“多播这条消息只会被那些选择加入多播组的主机所接收。例如：视频会议、向特定人数发送消息。
• 一个节点，连接所有节点——广播今天，我们将深入探讨广播相关的话题。

什么是广播呢？

在计算机网络中，广播是一种通信机制，它使得消息能够被网络中的所有节点接收。一般来说，广播指的是通过无线电或电视来传输信号的行为。

所有传输的信号都会在OSI模型的第三层网络层被停止传输，或者更具体地说，就是在路由器处被中断。从技术角度来举例的话，当一台主机需要将一个IP地址转换为对应的MAC地址时，它会发送一个地址解析协议请求。这个广播信号会被网络中的所有节点接收，然后相应的节点会做出相应的响应。

我们以一条包含IPv4地址的广播消息为例，下面两张图展示了两个不同网络的情况：（在下面的图中，所有的节点都用绿色圆圈来表示）

在上面的图片中，网络“A”的IPv4地址是90.0.0.0。这是该网络的地址。如果某个主机需要发送消息，而该消息需要被网络内的所有设备接收，那么那个主机就会使用255.255.255.255作为自己的地址来发送消息。

在上面的图片中，网络“B”的IPv4地址是92.0.0.0。如果某个主机需要发送消息，而该消息需要被网络内所有的设备接收，那么那个主机也会使用地址255.255.255.255来发送消息。

但是，如果网络“A”中的某个节点需要向网络“B”中的所有节点发送消息的话，那么它将使用网络“B”的广播地址，即92.255.255.255。同样地，如果从网络“B”向网络“A”发送消息，那么广播地址则应该是90.255.255.255。

关于广播的关键要点

• 数据被发送到网络中的所有节点/站点。
• 每个网络都有一个专门的广播地址，用于接收广播消息。
• 并非每个设备都愿意接收这些广播消息。
• 因为它会向网络中的每个节点发送广播消息，所以这种方式会产生最多的网络流量。
• 这种方式的安全性较低。不应该把敏感信息发送给所有人，因此在发送消息之前，必须考虑到这一点。
• 例如：地址解析协议（ARP）请求、动态主机配置协议（DHCP）请求等。
  

广播的优势

• 易于沟通：广播的主要优势在于，它可以将消息传输到网络中的每个节点，而无需建立点对点的通信通道。这样能够节省大量时间和处理成本。
• 网络故障排除：通过发送广播消息，可以轻松识别大型网络中出现的损坏资源或潜在的安全威胁。
• 减少了网络流量：与单播不同，单播方式需要逐一向网络中的每个节点发送消息，这会导致大量的网络流量。而组播则还需要额外的网络基础设施，且管理起来也相当复杂。不过，广播方式不需要任何额外的网络基础设施，可以同时将数据发送给网络中的所有节点，而不会增加网络流量。

缺点/不利因素广播领域

• 广播风暴：在任何时候，如果网络中的多个设备突然同时响应广播消息，那么就会导致网络流量激增，最终可能导致网络崩溃。
• 控制与安全性方面的限制：在发送消息时，我们的控制能力是有限的。也就是说，数据会被发送给网络中的所有用户。因此，在消息被发送之前，必须确保该消息的目标用户就是网络中的所有用户。
• 广播方式并不支持大量设备的同时使用，而且也无法根据用户的个人喜好来定制信息内容。

广播的类型

主要有三种类型的广播方式：

有限播放

这是一种最简单的广播方式，即消息被传输到同一网络内的所有节点上（目标节点也位于该网络中）。广播的范围仅限于本地网络内。一个典型的IPv4地址就是255.255.255.255，而IPv6的地址则表示为FF02::1。

2. 定向广播

在定向广播中，消息会被发送给网络中特定的一组主机。这些主机的身份可以通过它们的子网来识别。同时，目标IPv4地址中的各个主机位都会被设置为1。例如：192.168.1.255

3. 子网广播

子网划分所谓“在更大的网络内部创建更小的网络”，指的是在共享同一网络地址的更大网络内，再划分出一个较小的网络。当需要将消息广播到更大网络中的某个特定子网时，这种传输方式被称为“子网广播”。在这种情况下，消息会被发送到该特定子网的广播地址。而子网的广播地址则指的是该子网中最大的可用地址。例如，如果子网地址为192.168.1.0，而子网掩码为255.255.255.0，那么广播地址就应该是192.169.1.255。

广播是如何运作的呢？

其运作过程如下：

1. 要被广播的消息的发送者，需要首先将目标地址设置为网络的广播地址，从而启动这一过程。
2. 该消息被封装到网络帧中，且目标MAC地址被设置为广播MAC地址。
3. 最终，该消息会被广播出去。所有目标网络中的设备以及接收该消息的设备都会收到这个消息。这些设备会检查自己所发送的IP地址是否与广播出来的IP地址相匹配。
4. 如果匹配成功，那么该设备会继续处理该消息；否则，该消息将被丢弃。

如何计算广播地址？

案例1：

以A类IP地址为例，比如10.20.15.3。A类的默认子网掩码是255.0.0.0。每个八位组中都有8位。因此，在比特级别上，我们可以执行“或”运算。倒置的子网掩码。请参见下图：

最终广播地址：10.255.255.255

案例2：

以C类IP地址——192.168.3.33为例，其子网掩码为：255.255.255.248。

对给定的IP地址和子网掩码进行相同的“按位或”操作，重复3次。rd八位组。

但是在那4个中……th 正如我们所看到的，八位数的数值既不是0，也不是255。因此，我们需要采取一些额外的步骤来处理这个问题。

• 每个八位组共有256个可能的数值，范围从0到255。因此，我们需要从256减去248。计算过程为：256 - 248 = 8。
• 这里的“8”被称为“乘数”。现在，我们需要确定需要得到多少个8的倍数，才能得到一个合适的值。只是更大而已33 – 给出的IP地址中的第四个八位组的值，即192.168.3.33。
• 检查乘数是否为8（继续增加8的数值，直到得到的数值大于33）。:-
  • 8 + 8 = 16 （但16小于33）
  • 16 + 8 = 24。因此，24 < 33。
  • 24 + 8 = 32　（32 < 33）
  • 32 + 8 = 40。因此，40 > 33。
• 我们得到了答案——40。立即的/即刻的大于33，且是8的乘数。
• 接下来，我们需要从40中减去1。40减去1等于39。因此，我们将39放入广播地址的最后一个八位组中。这样，我们就得到了最终的广播地址了。192.168.3.39
  

广播与多播之间的区别