LINUX多播编程

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我是靠谱客的博主拉长钢笔，最近开发中收集的这篇文章主要介绍LINUX多播编程，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

一.单播，广播和多播

1.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。

2.多播的概念：

1>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。

2>在广域网上广播的时候，其中的交换机和路由器指向需要获取数据的主机复制并转发数据。主机可以向路由器请求加入或退出某个组，网络中的路由器和交换机有选择地复制并传输数据，将数据仅仅传输给组内的主机。

3.多播的优点和缺点

1>优点：

? 具有同种业务的主机加入同一数据流，共享同一通道，节省了带宽和服务器的优点，具有广播的优点而又没有广播所需要的带宽。

? 服务器的总带宽不受客户端带宽的限制。由于组播协议由接收者的需求来确定是否进行数据流的转发，所以服务器端的带宽是常量，与客户端的数量无关。

? 与单播一样，多播是允许在广域网即Internet上进行传输的，而广播仅仅在同一局域网上才能进行。

2>组播的缺点：

? 多播与单播相比没有纠错机制，当发生错误的时候难以弥补，但是可以在应用层来实现此种功能

? 多播的网络支持存在缺陷，需要路由器及网络协议栈的支持。

4.目前多播的应用主要有网上视频，网上会议等

5.多播地址：

1>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到239.255.255.255之间的IP地址，并被划分为局部连续多播地址，预留多播地址和管理权限多播地址3类：

? 局部多播地址：在224.0.0.0~224.0.0.251之间，这是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。（即此类范围的多播IP地址只能在局域网内使用）

? 预留多播地址：在224.0.1.0~238.255.255.255之间，可用于全球范围或网络协议

? 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。

6.IPv4多播地址到以太网地址的映射方法：

1>IPv4的D类地址（从224.0.0.0到239.255.255.255）是IPv4多播地址;D类地址的低序28位构成多播组ID(group ID),整个32位地址则称为组地址（group address）。

2>IPv4地址的映射，以太网地址的高24位总是01:00:5e下一位总是0,底序23位拷贝自多播组ID的底序23位。这样就组成了多播地址的以太网地址。

本篇文章来源于 Linux公社网站(www.linuxidc.com) 原文链接：http://www.linuxidc.com/Linux/2011-09/43602.htm

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

2.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。

3.setsockopt()的选项

1>IP_MULTICAST_TTL:设置多播组数据的TTL值（路由跳数），每跨过一个路由器，TTL值减一.范围为0~255之间的任何值。

int ttl;

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

2>IP_MULTICAST_LOOP: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，数据会回送公道本地的回环接口，选项IP_MULTICAST_LOOP用于控制数据是否回送到本地的回环接口。

int loop;

setsockopt(sock_fd,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_LOOP,&loop,sizeof(loop));

参数loop设置为0表示禁止回送，设置为1允许回送。

3>IP_ADD_MEMBERSHIP: 该选项通过对一个结构struct ip_mreq类型的变量进行控制而加入一个多播组。

? struct ip_mreq

struct ip_mreq

{

struct in_addr imr_multiaddr;/*加入的多播组IP地址*/

struct in_addr imr_interface;/*加入的网络接口IP地址*/

}；

? 选项IP_ADD_MEMBESHIP选项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imr_multiaddr是需要加入的多播组IP地址，成员imr_interface是本机需要加入多播组的网络接口IP地址。

struct ip_mreq mreq;

setsockopt(sock_fd,IPPROTO_IP,IP_ADD,MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));

? 使用IP_ADD_MEMBERSHIP选项每次只能加入一个网络接口的IP地址到多播组，但并不是一个多播组仅允许一个主机IP地址加入，可以多次调用IP_ADD_MEMBERSHIP选项来实现多个IP地址加入同一个多播组，或者同一个IP地址加入多个多播组。当imr_interface为INADDR_ANY时，选择的本地默认网口。

4>IP_DROP_MEMBERSHIP:该选项用于从一个多播组中退出。

struct ip_mreq mreq;

setsockopt(sock_fd,IPPROTP_IP,IP_DROP_MEMBERSHIP,&merq,sizeof(sreq));

三实例：

情景：

? 服务器端每隔2秒向目的端口号为5000和目的多播地址为224.0.0.255发送数据welcome you to multicast socket programme。

? 客户端从多播地址为224.0.0.255和端口号5000处接收5次多播数据。

LINUX
1.服务器端程序

1 #include<stdio.h>
2 #include<string.h>
3 #include<stdlib.h>
4 #include<unistd.h>
5 #include<sys/socket.h>
6 #include<sys/types.h>
7 #include<arpa/inet.h>
8 #include<netinet/in.h>
9
10 #define SERV_PORT 5350
11 #define MCAST_PORT 5350
12 #define MCAST_ADDR "224.0.0.251"
13 #define MCAST_INTERVAL   2
14
15 int main(int argc,char **argv)
16 {
17         int sock_fd;
18         struct sockaddr_in mcast_addr,addr_serv,addr_client;
19         char send_buf[]="tigerjibo";
20         char recv_buf[1024];
21         int serv_len,mcast_len;
22         int send_num;
23         int recv_num;
24         int err;
25         struct ip_mreq mreq;
26         sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);/*建立套接子*/
27         if(sock_fd < 0){
28                 perror("socket()");
29                 exit(1);
30         } else {
31                 printf("socket sucefull!n");
32         }
33         /*服务器端地址*/
34         memset(&addr_serv,0,sizeof(struct sockaddr_in));
35         addr_serv.sin_family = AF_INET;
36         addr_serv.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.1.11");
37         addr_serv.sin_port = htons(SERV_PORT);
38         serv_len = sizeof(struct sockaddr_in);
39        //初始化多播地址
40         memset(&mcast_addr,0,sizeof(mcast_addr));
41         mcast_addr.sin_family = AF_INET;
42         mcast_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(MCAST_ADDR);
43         mcast_addr.sin_port = htons(MCAST_PORT);
44
45         if(bind(sock_fd,(struct sockaddr*)&addr_serv,serv_len)<0){

46                 perror("bind");
47                 exit(1);
48         } else {
49                 printf("bind sucessn");
50         }
51         while(1){
52                 printf("begin send:n");
53                 send_num = sendto(sock_fd,send_buf,sizeof(send_buf),0,(struct sockaddr *)&mcast_addr,sizeof(mcast_addr));
54                 if( send_num < 0){
55                         perror("sendto()");
56                         exit(1);
57                 } else{
58                         printf("send sucessfuln");
59                 }
60                 sleep(MCAST_INTERVAL);
61         }
62         close(sock_fd);
63         return 0;
64 }
                                                                                                                                                                                   64,1         底端

1.客户端程序

1 #include<stdio.h>
2 #include<string.h>
3 #include<stdlib.h>
4 #include<errno.h>
5
6 #include<sys/socket.h>
7 #include<sys/types.h>
8 #include<arpa/inet.h>
9 #include<netinet/in.h>
10 #include<unistd.h>
11 #define LOCAL_PORT      5350
12 #define MCAST_ADDR      "224.0.0.251"
13 #define MCAST_INTERVAL    5
14 #define LOCAL_ADDR   "192.168.1.11"
15 /*
16 static void mdns_mcast_group(struct sockaddr_in *mcast_addr){
17         mcast_addr->sin_family = AF_INET;
18         mcast_addr->sin_port = htons(MCAST_PORT);
19         mcast_addr->sin_addr.s_addr = inet_addr(MCAST_ADDR);
20
21 }
22 int mdns_open_socket(void){
23         struct ip_mreq mreq;
24         struct sockaddr_in sa;
25         int fd =-1,ttl,yes;//yes地址重用
26
27         mdns_mcast_group(&sa);
28
29         if((fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAG,0)) < 0){
30                 printf("socket() failed: %sn",strerror(errno));
31         }
32 }*/
33 int main()
34 {
35         int sock_fd;
36         struct sockaddr_in local_addr;
37         int err = -1;
38         int loop = 1;
39         sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);/*建立套接字*/
40         if(sock_fd < 0){
41                 perror("socket()");
42                 exit(1);
43         } else {
44                 printf("socket() sucessfuln");

45 }

46         memset(&local_addr,0,sizeof(local_addr));
47         local_addr.sin_family = AF_INET;
48         local_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);//inet_addr(LOCAL_ADDR);htonl(INADDR_ANY);固定为local_addr则接受不到
49         local_addr.sin_port = htons(LOCAL_PORT);
50         err = bind(sock_fd,(struct sockaddr *)&local_addr,sizeof(local_addr));
51         if(err < 0){
52                 perror("bind");
53                 exit(1);
54         } else {
55                 printf("bind sucessfuln");
56         }
57         loop = 1;
58         err = setsockopt(sock_fd,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_LOOP,&loop,sizeof(loop));
59         if(err < 0){
60                 perror("setsocket():IP MULTICAST_LOOP");
61                 exit(1);
62         } else {
63                 printf("IP_MULTICAST_LOOP SUCESSFULn");
64         }
65
66         struct ip_mreq mreq;
67         mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(MCAST_ADDR);
68         mreq.imr_interface.s_addr = inet_addr(LOCAL_ADDR);
69         err = setsockopt(sock_fd,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));//
70         if(err < 0){
71                 printf("%s setsockopt():IP ADD MEMBURSHIPn",strerror(errno));
72                 exit(1);
73         } else {
74                 printf("setsockopt() IP ADD MEMBURSHIP sucessfuln");
75         }
76         int times = 0;
77         int addr_len = 0;
78         char buff[1000];
79         int recv_num =0;
80         for(times = 0;times < 5;times++){
81                 addr_len = sizeof(local_addr);
82                 memset(buff,0,sizeof(buff));
83                 recv_num = recvfrom(sock_fd,buff,sizeof(buff),0,(struct sockaddr*)&local_addr,&addr_len);
84                 if(recv_num < 0){

85                         perror("recvfrom()");
86                         exit(1);
87                 } else {
88                         printf("Recv %dst message from server :%sn",times,buff);
89                         sleep(MCAST_INTERVAL);
90                 }
91         }
92         err = setsockopt(sock_fd,IPPROTO_IP,IP_DROP_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));
93         close(sock_fd);
94         return 0;
95 }