局域网上IP多播与IP单播关于MAC地址的区别

IP单播进行到局域网上的时候：

网际层使用IP地址进行寻址，各路由器收到IP数据报后，根据其首部中的目的IP地址的网络号部分，基于路由表进行查表转发。

查表转发的结果可指明IP数据报的下一跳路由器的IP地址，但无法指明该IP地址所对应的MAC地址。因此在数据链路层封装该IP数据报成为帧时，帧首部中的目的MAC地址字段就需要通过地址解析协议ARP来确定

在局域网上进行硬件多播

将IPv4多播地址映射成多播MAC地址，即可将IP多播数据报封装在局域网的MAC帧中。这里MAC帧首部中的目的MAC地址字段的值，就设置为由IPv4多播地址映射成的多播MAC地址。

由此可见，和数据链路层将正常IP数据报封装成帧的步骤不同，正常单播情况下，会通过ARP询问目的主机的MAC地址，而多播情况下，不用询问，只需要在本地根据固定规则将多播IP转换成多播MAC即可。

一个问题：

1. 问题：“源主机发出一个目的IP地址为一个组播地址的报文，但是这个组播地址映射到的MAC地址是唯一的，意思是路径上的所有组播路由器都是用这一个MAC地址吗？”
   解答：
   • 多播路由器会维护一个多播组列表，里面记录着该路由器所在局域网中的主机都可能属于哪一个多播组。当该路由器所在的以太网中有主机希望加入某个多播组，就会发送IGMP成员报告报文，路由器收到后就会在自己的多播组列表中添加上这个多播组
     
   • 同一网络中的多播路由器可能不止一个，可选择其中一个作为查询路由器（进行周期性地发送IGMP成员查询报文），其他多播路由器仅被动接收响应并更新自己的多播组列表即可。网络中只有IP地址最小的多播路由器成为查询路由器
   • 对于不同的多播组，在因特网上会维护不同的多播转发树，且必须动态地适应多播组成员的变化。这个很复杂，可能树中的某个路由器所在子网并没有多播组成员，如下图中的R2
     
   • 该提问者的错误想法根源于，以为IP多播的转发原理还和IP单播一样，在局域网上根据主机/路由器的MAC地址进行转发。但实际上并不是这样，主机/路由器的MAC地址是全球唯一的，并不会出现提问者所说的“多播路径上的所有路由器都共用同一个MAC地址”。实际上，多播路由器只是会有一个特殊设置，决定其是否接收/转发某一个多播组的IP多播数据报