linux網路程式設計之-----多播（組播）程式設計
linux網路程式設計之—–多播（組播）程式設計
轉載：https://blog.csdn.net/jmq_0000/article/details/7095727
什麼是多播 ？
單播用於兩個主機之間的端對端通訊，廣播用於一個主機對整個區域網上所有主機上的資料通訊。單播和廣播是兩個極端，要麼對一個主機進行通訊，要麼對整個區域網上的主機進行通訊。實際情況下，經常需要對一組特定的主機進行通訊，而不是整個區域網上的所有主機，這就是多播的用途。
多播，也稱為“組播”，將區域網中同一業務型別主機進行了邏輯上的分組，進行資料收發的時候其資料僅僅在同一分組中進行，其他的主機沒有加入此分組不能收發對應的資料。
多播的地址是特定的，D類地址用於多播。D類IP地址就是多播IP地址，即224.0.0.0至239.255.255.255之間的IP地址，並被劃分為區域性連線多播地址、預留多播地址和管理許可權多播地址3類：
預留多播地址：在224.0.1.0～238.255.255.255之間，可用於全球範圍（如Internet）或網路協議。
管理許可權多播地址：在239.0.0.0～239.255.255.255之間，可供組織內部使用，類似於私有IP地址，不能用於Internet，可限制多播範圍。
屬於永久組的地址：
224.0.0.1 所有組播主機 224.0.0.2 所有組播路由器 224.0.0.4 DRMRP路由器 224.0.0.5 所有OSPF的路由器 224.0.0.6 OSPF指派路由器 224.0.0.9 RPIv2路由器 224.0.0.10 EIGRP路由器 224.0.0.13 PIM路由器 224.0.0.22 IGMPv3 224.0.0.25 RGMP 224.0.1.1 NTP網路時間協議
IP到乙太網地址對映
因為乙太網支援多種協議，所以要採取措施分配多播地址，避免衝突。IEEE管理乙太網多播地址分配。IEEE把一塊乙太網多播地址分給IANA以支援IP多播。塊的地址都以01:00:5e開頭。第25位為0，低23位為IPv4組播地址的低23位。IPv4組播地址與MAC地址的對映關係如圖所示：
由於多播組號中的最高5bit在對映過程中被忽略，因此每個乙太網多播地址對應的多播組是不唯一的。32個不同的多播組號被對映為一個乙太網地址。例如，多播地址
224.128.64.32（十六進位制e0.80.40.20）和224.0.64.32（十六進位制e0.00.40.20）都對映為同一乙太網地址01:00:5e:00:40:20。
多播主機
多播主機分為三個級別：
0級：主機不能傳送或接收I P多播。
這種主機應該自動丟棄它收到的具有D類目的地址的分組。
1級：主機能傳送但不能接收I P多播。
在向某個I P多播組傳送資料報之前，並不要求主機加入該組。多播資料報的傳送方式與單播一樣，除了多播資料報的目的地址是 I P多播組之外。網路驅動器必須能 夠識別出這個地址，把在本地網路上多播資料報。
2級：主機能傳送和接收I P多播。
為了接收I P多播，主機必須能夠加入或離開多播組，而且必須支援IGMP，能夠在至少一個介面上交換組成員資訊。多介面主機必須支援在它的介面的一個子網上的多播N et/3符合2級主機要求，可以完成多播路由器的工作。與單播IP選路一樣，我們假定所描述的系統是一個多播路由器，並加上了Net/3多播選路的程式。
linux多播程式設計
linux多播程式設計步驟：
1>建立一個socket;
2>設定多播的引數，例如超時時間TTL，本地迴環許可LOOP等
3>加入多播組
4>傳送和接收資料
5>從多播組離開
多播程式設計使用setsockopt()函式和getsockopt()函式來實現，組播的選項是IP層的。
getsockopt()/setsockopt()的選項
含 義
IP_MULTICAST_TTL
設定多播組資料的TTL值
IP_ADD_MEMBERSHIP
在指定介面上加入組播組
IP_DROP_MEMBERSHIP
退出組播組
IP_MULTICAST_IF
獲取預設介面或設定介面
IP_MULTICAST_LOOP
禁止組播資料回送
1．選項IP_MULTICASE_TTL
選項IP_MULTICAST_TTL允許設定超時TTL，範圍為0～255之間的任何值，例如：
unsigned char ttl=255;
setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,&ttl,sizeof(ttl));
2．選項IP_MULTICAST_IF
選項IP_MULTICAST_IF用於設定組播的預設預設網路介面，會從給定的網路介面傳送，另一個網路介面會忽略此資料。例如：
struct in_addr addr;
setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_IF,&addr,sizeof(addr));
引數addr是希望多播輸出介面的IP地址，使用INADDR_ANY地址回送到預設介面。
預設情況下，當本機發送組播資料到某個網路介面時，在IP層，資料會回送到本地的迴環介面，選項IP_MULTICAST_LOOP用於控制資料是否回送到本地的迴環介面。例如：
unsigned char loop;
setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_LOOP,&loop,sizeof(loop));引數loop設定為0禁止回送，設定為1允許回送。
3．選項IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBERSHIP
加入或者退出一個多播組，通過選項IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBER- SHIP，對一個結構struct ip_mreq型別的變數進行控制，struct ip_mreq原型如下：
struct ip_mreq
{
struct in_addr imn_multiaddr; /加入或者退出的廣播組IP地址/
struct in_addr imr_interface; /加入或者退出的網路介面IP地址/
};
選項IP_ADD_MEMBERSHIP用於加入某個多播組，之後就可以向這個多播組傳送資料或者從多播組接收資料。此選項的值為mreq結構，成員imn_multiaddr是需要加入的多播組IP地址，成員imr_interface是本機需要加入廣播組的網路介面IP地址。例如：
struct ip_mreq mreq;
setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));
多播程式設計例項
伺服器端
下面是一個多播伺服器的例子。多播伺服器的程式設計很簡單，建立一個數據包套接字，選定多播的IP地址和埠，直接向此多播地址傳送資料就可以了。多播伺服器的程式設計，不需要伺服器加入多播組，可以直接向某個多播組傳送資料。
下面的例子持續向多播IP地址"224.0.0.100"的8888埠傳送資料"BROADCAST TEST DATA"，每傳送一次間隔5s。
/*
*broadcast_server.c - 多播服務程式
*/
#define MCAST_PORT 8888;
#define MCAST_ADDR "224.0.0.100"/ /*一個區域性連線多播地址，路由器不進行轉發*/
#define MCAST_DATA "BROADCAST TEST DATA" /*多播發送的資料*
#define MCAST_INTERVAL 5 /*傳送間隔時間*/
int main(int argc, char*argv)
{
int s;
struct sockaddr_in mcast_addr;
s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); /*建立套接字*/
if (s == -1)
{
perror("socket()");
return -1;
}
memset(&mcast_addr, 0, sizeof(mcast_addr));/*初始化IP多播地址為0*/
mcast_addr.sin_family = AF_INET; /*設定協議族類行為AF*/
mcast_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(MCAST_ADDR);/*設定多播IP地址*/
mcast_addr.sin_port = htons(MCAST_PORT); /*設定多播埠*/
/*向多播地址傳送資料*/
while(1) {
int n = sendto(s, /*套接字描述符*/
MCAST_DATA, /*資料*/
sizeof(MCAST_DATA), /*長度*/
0,
(struct sockaddr*)&mcast_addr,
sizeof(mcast_addr)) ;
if( n < 0)
{
perror("sendto()");
return -2;
}
sleep(MCAST_INTERVAL); /*等待一段時間*/
}
return 0；
}
客戶端
多播組的IP地址為224.0.0.88，埠為8888，當客戶端接收到多播的資料後將列印 出來。
客戶端只有在加入多播組後才能接受多播組的資料，因此多播客戶端在接收多播組的資料之前需要先加入多播組，當接收完畢後要退出多播組。
/*
*broadcast_client.c - 多播的客戶端
*/
#define MCAST_PORT 8888;
#define MCAST_ADDR "224.0.0.100" /*一個區域性連線多播地址，路由器不進行轉發*/
#define MCAST_INTERVAL 5 /*傳送間隔時間*/
#define BUFF_SIZE 256 /*接收緩衝區大小*/
int main(int argc, char*argv[])
{
int s; /*套接字檔案描述符*/
struct sockaddr_in local_addr; /*本地地址*/
int err = -1;
s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); /*建立套接字*/
if (s == -1)
{
perror("socket()");
return -1;
}
/*初始化地址*/
memset(&local_addr, 0, sizeof(local_addr));
local_addr.sin_family = AF_INET;
local_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
local_addr.sin_port = htons(MCAST_PORT);
/*繫結socket*/
err = bind(s,(struct sockaddr*)&local_addr, sizeof(local_addr)) ;
if(err < 0)
{
perror("bind()");
return -2;
}
/*設定迴環許可*/
int loop = 1;
err = setsockopt(s,IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_LOOP,&loop, sizeof(loop));
if(err < 0)
{
perror("setsockopt():IP_MULTICAST_LOOP");
return -3;
}
struct ip_mreq mreq; /*加入多播組*/
mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(MCAST_ADDR); /*多播地址*/
mreq.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /*網路介面為預設*/
/*將本機加入多播組*/
err = setsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof
(mreq));
if (err < 0)
{
perror("setsockopt():IP_ADD_MEMBERSHIP");
return -4;
}
int times = 0;
int addr_len = 0;
char buff[BUFF_SIZE];
int n = 0;
/*迴圈接收多播組的訊息，5次後退出*/
for(times = 0;times<5;times++)
{
addr_len = sizeof(local_addr);
memset(buff, 0, BUFF_SIZE); /*清空接收緩衝區*/
/*接收資料*/
n = recvfrom(s, buff, BUFF_SIZE, 0,(struct sockaddr*)&local_addr,
&addr_len);
if( n== -1)
{
perror("recvfrom()");
}
/*列印資訊*/
printf("Recv %dst message from server:%s\n", times, buff);
sleep(MCAST_INTERVAL);
}
/*退出多播組*/
err = setsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_DROP_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof
(mreq));
close(s);
return 0;
}