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TCP/IP網路程式設計 學習筆記_15 --多播與廣播

阿新 • • 發佈：2019-01-10

轉自：http://blog.csdn.net/u010223072/article/details/48269213

前言：想想這麼一種情況，網路電臺可能需要同時向成千上萬的使用者傳輸相同的資料，如果用我們以前講過的傳輸形式，每個使用者都傳輸一次，這樣肯定是不合理的。因此，就引入了多播技術來解決這個問題，它可以同時向大量使用者傳送相同資料。其基本原理是這樣的：有個多播組，只要加入這個組裡的所有客服端，服務端傳送的資料它們都能收到，具體傳輸到多播組裡的每個客戶是由路由完成的(如果路由器不支援多播或網路堵塞，實現多播也會使用隧道技術)。

多播

  • 多播的資料傳輸特點如下： 
    1，多播伺服器端針對特定多播組，只需傳送1次資料，該組內的所有所有客服端都能接收資料。 
    2，多播組數可在IP地址範圍內任意增加。

  • 設定生存時間和加入多播組的方法 
    1，設定生存時間：只指服務端傳送的資料包最遠能傳遞的距離，用整數表示，並且每經過1個路由器就減1，當為0時，該資料包無法再被傳遞，只能銷燬。因此，這個值設定過大將影響網路流量。當然，設定過小也會無法傳遞到目標（通過套接字可選項設定，示例程式碼中有使用方法）。

    2，加入多播組：也是通過套接字可選項設定，示例程式碼中有使用方法，這裡只介紹多播組的結構體ip_mreq。

    struct ip_mreq 
    { 
    struct in_addr imr_multiaddr; //多播組的IP地址 
    struct in_addr imr_interface; //加入的客服端主機IP地址 
    }

  • 實現多播 
    1，傳送者(Sender)

//
//  main.cpp
//  hello_server
//
//  Created by app05 on 15-9-7.
//  Copyright (c) 2015年 app05. All rights reserved.
//

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

#define TTL 64    //資料包生存時間，即最多可以傳遞經過第64個路由時銷燬
 

#define BUF_SIZE 30
void error_handling(char *message);

int main(int argc, const char * argv[]) {
    int send_sock;
    struct sockaddr_in mul_adr;
    int time_live = TTL;
    FILE *fp;
    char buf[BUF_SIZE];
    if (argc != 3) {
        printf("Usage : %s <GroupIp> <Port> \n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    //基於UDP的多播
    send_sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    memset(&mul_adr, 0, sizeof(mul_adr));
    mul_adr.sin_family = AF_INET;
    mul_adr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    mul_adr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));

    //設定生存時間(除了這裡其它基本和UDP編寫一樣)
    setsockopt(send_sock, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL, (void *)&time_live, sizeof(time_live));

    if((fp = fopen("/Users/app05/Desktop/test.txt", "r")) == NULL)
        error_handling("fopen() error");

    while (!feof(fp)) //如果檔案結束，則返回非0值，否則返回0
    {
        fgets(buf, BUF_SIZE, fp);
        sendto(send_sock, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&mul_adr, sizeof(mul_adr));
        sleep(1); //只是為了加個傳輸資料時間間隔，沒有特殊意義
    }

    fclose(fp);
    close(send_sock);
    return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}
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2，接受者(Receiver)

//
//  main.cpp
//  hello_client
//
//  Created by app05 on 15-9-7.
//  Copyright (c) 2015年 app05. All rights reserved.
//

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 30
void error_handling(char *message);

int main(int argc, const char * argv[]) {
    int recv_sock;
    int str_len;
    char buf[BUF_SIZE];
    struct sockaddr_in adr;
    struct ip_mreq join_adr; //多播組結構體

    if(argc != 3)
    {
        printf("Usage : %s <GroupIp> <Port> \n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    recv_sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    memset(&adr, 0, sizeof(adr));
    adr.sin_family = AF_INET;
    adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    adr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));

    if(bind(recv_sock, (struct sockaddr *)&adr, sizeof(adr)) == -1)
        error_handling("bind() error");

    //加入多播組
    join_adr.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    join_adr.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    setsockopt(recv_sock, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (void *)&join_adr, sizeof(join_adr));

    while (1) {
        str_len = recvfrom(recv_sock, buf, BUF_SIZE - 1, 0, NULL, 0);//只需要多播組IP地址，不關心自己主機地址
        if(str_len < 0)
            break;
        buf[str_len] = 0;
        fputs(buf, stdout);
    }

    close(recv_sock);
    return 0;
}


void error_handling(char *message)
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    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}
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廣播

廣播在功能上和多播是一樣的，都是同時可以向大量客戶傳遞資料。但他們在網路範圍上有區別，多播可以跨越不同的網路，只要加入了多播組就能接收資料。但廣播只能向同一網路中的主機傳輸資料。 
廣播分為：直接廣播與本地廣播，直接廣播sender的IP地址只需指定網路地址，主機地址全部填255。這樣處在這個網路地址裡的所有主機就可以接收資料了。而本地廣播sender的IP地址寫255.255.255.255，這樣本地網路所有主機就可以接收資料了。

//將SO_BROADCAST可選項設定為1就表示開啟了套接字廣播功能，預設是關閉的。 
int bcast = 1; 
setsockopt(send_sock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (void *) &bcast, sizeof(bcast));

下面就多播的程式碼示例稍作修改，本地廣播的示例如下：

//
//  main.cpp
//  hello_server
//
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//  Copyright (c) 2015年 app05. All rights reserved.
//

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

#define TTL 64    //資料包生存時間，即最多可以傳遞經過第64個路由時銷燬
#define BUF_SIZE 30
void error_handling(char *message);

int main(int argc, const char * argv[]) {
    int send_sock;
    struct sockaddr_in mul_adr;
    int time_live = TTL;
    FILE *fp;
    char buf[BUF_SIZE];
    if (argc != 3) {
        printf("Usage : %s <GroupIp> <Port> \n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    //基於UDP的多播
    send_sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    memset(&mul_adr, 0, sizeof(mul_adr));
    mul_adr.sin_family = AF_INET;
    mul_adr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    mul_adr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));

    //設定生存時間(除了這裡其它基本和UDP編寫一樣)
    //setsockopt(send_sock, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL, (void *)&time_live, sizeof(time_live));

    /*add:廣播修改處*/
    //預設套接字是關閉廣播的，開啟如下：
    int so_brd = 1;  //設定為1就可以開啟廣播
    setsockopt(send_sock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (void *)&so_brd, sizeof(so_brd));

    if((fp = fopen("/Users/app05/Desktop/test.txt", "r")) == NULL)
        error_handling("fopen() error");

    while (!feof(fp)) //如果檔案結束，則返回非0值，否則返回0
    {
        fgets(buf, BUF_SIZE, fp);
        sendto(send_sock, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&mul_adr, sizeof(mul_adr));
        sleep(1); //只是為了加個傳輸資料時間間隔，沒有特殊意義
    }

    fclose(fp);
    close(send_sock);
    return 0;
}

void error_handling(char *message)
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    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}
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//  main.cpp
//  hello_client
//
//  Created by app05 on 15-9-7.
//  Copyright (c) 2015年 app05. All rights reserved.
//

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 30
void error_handling(char *message);

int main(int argc, const char * argv[]) {
    int recv_sock;
    int str_len;
    char buf[BUF_SIZE];
    struct sockaddr_in adr;
    //struct ip_mreq join_adr; //多播組結構體

    if(argc != 2)
    {
        printf("Usage : %s <GroupIp> <Port> \n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    recv_sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    memset(&adr, 0, sizeof(adr));
    adr.sin_family = AF_INET;
    adr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    adr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));

    if(bind(recv_sock, (struct sockaddr *)&adr, sizeof(adr)) == -1)
        error_handling("bind() error");

    //加入多播組
    //join_adr.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(argv[1]);
    //join_adr.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    //setsockopt(recv_sock, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (void *)&join_adr, sizeof(join_adr));

    while (1) {
        str_len = recvfrom(recv_sock, buf, BUF_SIZE - 1, 0, NULL, 0);//只需要多播組IP地址，不關心自己主機地址
        if(str_len < 0)
            break;
        buf[str_len] = 0;
        fputs(buf, stdout);
    }

    close(recv_sock);
    return 0;
}


void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
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