多播（组播）

什么是多播    

   单播用于两个主机之间的端对端通信，广播用于一个主机对整个局域网上所有主机上的数据通信。单播和广播是两个极端，要么对一个主机进行通信，要么对整个局域网上的主机进行通信。实际情况下，经常需要对一组特定的主机进行通信，而不是整个局域网上的所有主机，这就是多播的用途。

   多播，也称为“组播”，将局域网中同一业务类型主机进行了逻辑上的分组，进行数据收发的时候其数据仅仅在同一分组中进行，其他的主机没有加入此分组不能收发对应的数据。

   多播的地址是特定的，D类地址用于多播。D类IP地址就是多播IP地址，即224.0.0.0至239.255.255.255之间的IP地址，并被划分为局部连接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址3类：

 局部多播地址：在224.0.0.0～224.0.0.255之间，这是为路由协议和其他用途保留的地址，路由器并不转发属于此范围的IP包。

 预留多播地址：在224.0.1.0～238.255.255.255之间，可用于全球范围（如Internet）或网络协议。

管理权限多播地址：在239.0.0.0～239.255.255.255之间，可供组织内部使用，类似于私有IP地址，不能用于Internet，可限制多播范围。

属于永久组的地址：

224.0.0.1   所有组播主机

224.0.0.2   所有组播路由器

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网络时间协议

由于多播组号中的最高5bit在映射过程中被忽略，因此每个以太网多播地址对应的多播组是不唯一的。32个不同的多播组号被映射为一个以太网地址。例如，多播地址
224.128.64.32（十六进制e0.80.40.20）和224.0.64.32（十六进制e0.00.40.20）都映射为同一以太网地址01:00:5e:00:40:20。

多播主机

多播主机分为三个级别：

    0级：主机不能发送或接收I P多播。

这种主机应该自动丢弃它收到的具有D类目的地址的分组。

    1级：主机能发送但不能接收I P多播。

在向某个I P多播组发送数据报之前，并不要求主机加入该组。多播数据报的发送方式与单播一样，除了多播数据报的目的地址是 I P多播组之外。网络驱动器必须能        够识别出这个地址，把在本地网络上多播数据报。

    2级：主机能发送和接收I P多播。

为了接收I P多播，主机必须能够加入或离开多播组，而且必须支持IGMP，能够在至少一个接口上交换组成员信息。多接口主机必须支持在它的接口的一个子网上的多播N     et/3符合2级主机要求，可以完成多播路由器的工作。与单播IP选路一样，我们假定所描述的系统是一个多播路由器，并加上了Net/3多播选路的程序。

linux多播编程

linux多播编程步骤：

1>建立一个socket;

2>设置多播的参数，例如超时时间TTL，本地回环许可LOOP等

3>加入多播组

4>发送和接收数据

5>从多播组离开

多播程序设计使用setsockopt()函数和getsockopt()函数来实现，组播的选项是IP层的。

1．选项IP_MULTICASE_TTL

选项IP_MULTICAST_TTL允许设置超时TTL，范围为0～255之间的任何值，例如：

setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,&ttl,sizeof(ttl)); 

2．选项IP_MULTICAST_IF

选项IP_MULTICAST_IF用于设置组播的默认默认网络接口，会从给定的网络接口发送，另一个网络接口会忽略此数据。例如：

struct in_addr addr;

setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_IF,&addr,sizeof(addr));

参数addr是希望多播输出接口的IP地址，使用INADDR_ANY地址回送到默认接口。

默认情况下，当本机发送组播数据到某个网络接口时，在IP层，数据会回送到本地的回环接口，选项IP_MULTICAST_LOOP用于控制数据是否回送到本地的回环接口。例如：

setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_LOOP,&loop,sizeof(loop));参数loop设置为0禁止回送，设置为1允许回送。

3．选项IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBERSHIP

加入或者退出一个多播组，通过选项IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBER- SHIP，对一个结构struct ip_mreq类型的变量进行控制，struct ip_mreq原型如下：

选项IP_ADD_MEMBERSHIP用于加入某个多播组，之后就可以向这个多播组发送数据或者从多播组接收数据。此选项的值为mreq结构，成员imn_multiaddr是需要加入的多播组IP地址，成员imr_interface是本机需要加入广播组的网络接口IP地址。例如：

struct ip_mreq mreq;

setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));

多播编程实例

服务器端

下面是一个多播服务器的例子。多播服务器的程序设计很简单，建立一个数据包套接字，选定多播的IP地址和端口，直接向此多播地址发送数据就可以了。多播服务器的程序设计，不需要服务器加入多播组，可以直接向某个多播组发送数据。

下面的例子持续向多播IP地址"224.0.0.100"的8888端口发送数据"BROADCAST TEST DATA"，每发送一次间隔5s。

/_*

_*broadcast_server.c - 多播服务程序

_*/

#define MCAST_PORT 8888;

#define MCAST_ADDR "224.0.0.100"/    /_*一个局部连接多播地址，路由器不进行转发_*/

#define MCAST_DATA "BROADCAST TEST DATA"            /_*多播发送的数据_*

#define MCAST_INTERVAL 5                            /_*发送间隔时间_*/

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多播地址为0_*/

    mcast_addr.sin_family = AF_INET;                /_*设置协议族类行为AF_*/

    mcast_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(MCAST_ADDR);/_*设置多播IP地址_*/

    mcast_addr.sin_port = htons(MCAST_PORT);        /_*设置多播端口_*/

                                                    /_*向多播地址发送数据*/

    while(1) {

        int n = sendto(s,                           /_*套接字描述符_*/

                                    MCAST_DATA,     /_*数据_*/

                                    sizeof(MCAST_DATA),    /_*长度_*/

                                    0,

                                    (struct sockaddr*)&mcast_addr,

                                    sizeof(mcast_addr)) ;

        if( n < 0)

        {

            perror("sendto()");

            return -2;

        }      

        sleep(MCAST_INTERVAL);                          /_*等待一段时间_*/

    }

    return 0；

}

客户端

多播组的IP地址为224.0.0.88，端口为8888，当客户端接收到多播的数据后将打印         出来。

客户端只有在加入多播组后才能接受多播组的数据，因此多播客户端在接收多播组的数据之前需要先加入多播组，当接收完毕后要退出多播组。

/_*

_*broadcast_client.c - 多播的客户端

_*/

#define MCAST_PORT 8888;

#define MCAST_ADDR "224.0.0.100"     /_*一个局部连接多播地址，路由器不进行转发_*/

#define MCAST_INTERVAL 5                        /_*发送间隔时间_*/

#define BUFF_SIZE 256                           /_*接收缓冲区大小_*/

int main(int argc, char*argv[])

{  

    int s;                                      /_*套接字文件描述符_*/

    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);

                                                /_*绑定socket_*/

    err = bind(s,(struct sockaddr*)&local_addr, sizeof(local_addr)) ;

    if(err < 0)

    {

        perror("bind()");

        return -2;

    }

                                                /_*设置回环许可_*/

    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;                                    /_*加入多播组_*/

    mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(MCAST_ADDR); /_*多播地址_*/

    mreq.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /_*网络接口为默认_*/

                                                        /_*将本机加入多播组_*/

    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;

                                        /_*循环接收多播组的消息，5次后退出_*/

    for(times = 0;times<5;times++)

    {

        addr_len = sizeof(local_addr);

        memset(buff, 0, BUFF_SIZE);                 /_*清空接收缓冲区_*/

                                                    /_*接收数据_*/

        n = recvfrom(s, buff, BUFF_SIZE, 0,(struct sockaddr*)&local_addr,
        &addr_len);

        if( n== -1)

        {

            perror("recvfrom()");

        }

                                                    /_*打印信息_*/

        printf("Recv %dst message from server:%sn", times, buff);

        sleep(MCAST_INTERVAL);

    }

                                                    /_*退出多播组_*/

    err = setsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_DROP_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof
    (mreq));

    close(s);

    return 0;

}