多播与广播

article/2025/9/10 3:56:03

多播

多播(Multicast)方式的数据传输是基于UDP完成的。因此，与UDP服务器端/客户端的实现方式非常接近。区别在于，UDP数据传输以单一目标进行，而多播数据同时传递到加入(注册)特定组的大量主机。换言之，采用多播方式时，可以同时向多个主机传递数据。

多播特点

  • 多播服务器端针对特定多播组，只发送1次数据。
  • 即使只发送1次数据,但该组内的所有客户端都会接收数据。
  • 多播组数可在IP地址范围内任意增加。
  • 加入特定组即可接收发往该多播组的数据。

多播组是D类IP地址(224.0.0.0~239.255.255.255 )，"加入多播组”可以理解为通过程序完成如下声明：
"在D类IP地址中，我希望接收发往目标239.234.218.234的多播数据。"

路由(Routing)和TTL(Time to Live，生存时间)

为了传递多播数据包，必需设置TTL。TTL是Time to Live的简写，是决定“数据包传递距离”的主要因素。TTL用整数表示，并且每经过1个路由器就减1。TTL变为0时，该数据包无法再被传递，只能销毁。因此，TTL的值设置过大将影响网络流量。当然，设置过小也会无法传递到目标，需要引起注意。

在这里插入图片描述
程序中的TTL设置是通过套接字可选项完成的。与设置TTL相关的协议层为IPPROTO_IP,选项名为IP_MULTICAST_TTL。因此,可以用如下代码把TTL设置为64。

int send_sock;
int time_live=64;
. . . .
send_sock=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM，日);
setsockopt(send_sock，IPPROTO_IP，IP_MULTICAST_TTL,(void*) &time_live,sizeof(time_live)) ;
. . . .

加入组的方法

加入多播组也通过设置套接字选项完成。加入多播组相关的协议层为IPPROTO_IP,选项名为IP_ADD_MEMBERSHIP。可通过如下代码加入多播组。

int recv_sock;
struct ip_mreq join_adr;. . . .
recv_sock=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM，0);. . . .
join_adr.imr_multiaddr.s_addr="多播组地址信息";
join_adr.imr_interface.s_addr="加入多播组的主机地址信息";
setsockopt(recv_sock，IPPROTO_IP，IP_ADD_MEMBERSHIP，(void*) & join_adrsizeof(join_adr)) ;

· . . .
上述代码只给出了与setsockopt函数相关的部分，详细内容将在稍后示例中给出。此处只讲解ip_mreq结构体，该结构体定义如下。

struct ip_mreq{struct in_addr imr_multiaddr;struct in_addr imr_interface;
}
  • imr_multiaddr：写人加入的组IP地址。
  • imr_interface：加入该组的套接字所属主机的IP地址，也可使用INADDR_ANY。

多播代码示例

Sender比Receiver简单，因为Receiver需要经过加入组的过程，而Sender只需创建UDP套接字，并向多播地址发送数据。

  • news_sender.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>#define TTL 64
#define BUF_SIZE 30
void error_handling(char *message);int main(int argc,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);}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]);	//Multicast IPmul_adr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));	//Multicast Portsetsockopt(send_sock,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,(void*)&time_live,sizeof(time_live));if((fp = fopen("news.txt","r")) == NULL)error_handling("fopen() error");while(!feof(fp))	//Broadcasting{fgets(buf,BUF_SIZE,fp);sendto(send_sock,buf,strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&mul_adr,sizeof(mul_adr));sleep(2);}fclose(fp);close(send_sock);return 0;
}void error_handling(char * message)
{fputs(message,stderr);fputc('\n',stderr);exit(1);
}
  • new_receiver.c
#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,char *argv[])
{int recv_sock;int str_len;char buf[BUF_SIZE];struct sockaddr_in adr;struct ip_mreq join_adr;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");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);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);
}

输出：
目前还没正确运行，后期补充！！！

广播

广播(Broadcast)在"一次性向多个主机发送数据"这一点上与多播类似，但传输数据的范围有区别。多播即使在跨越不同网络的情况下,只要加入多播组就能接收数据。相反，广播只能向同一网络中的主机传输数据。

广播特点

广播是向同一网络中的所有主机传输数据的方法。与多播相同，广播也是基于UDP完成的。根据传输数据时使用的IP地址的形式，广播分为如下2种。

  • 直接广播（Directed Broadcast )
  • 本地广播( Local Broadcast )
    二者在代码实现上的差别主要在于IP地址。直接广播的IP地址中除了网络地址外，其余主机地址全部设置为1，其余主机地址全部设置为1。例如，希望向网络地址192.12.34.255中的所有主机传输数据时，可以向192.12.34.255传输。换言之，可以采用直接广播的方式向特定区域内所有主机传输数据。
    反之，本地广播中使用的IP地址限定为255.255.255.255。例如，192.32.24网络中的主机向255.255.255.255传输数据时，数据将传递到192.32.24网络中的所有主机。
    那么,应当如何实现Sender和Receiver呢?实际上，如果不仔细观察广播示例中通信时使用的IP地址，则很难与UDP示例进区分。也就是说，数据通信中使用的IP地址是与UDP示例的唯一区别。默认生成的套接字会阻止广播，因此，只需通过如下代码更改默认设置。
int send_sock;
int bcast = 1;//对变量进行初始化以将SO_BROADCAST选项信息改为1。
. . . .
send_sock = socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0);. . . .
setsockopt(send_sock, soL_SOCKET,SO_BROADCAST,(void*) & bcast, sizeof(bcast));
. . . .

调用setsockopt函数，将SO_BROADCAST选项设置为bcast变量中的值1。这意味着可以进行数据广播。当然，上述套接字选项只需在Sender中更改，Receiver的实现不需要该过程。

代码示例略

Windows多播示例略


http://chatgpt.dhexx.cn/article/f5ReR76b.shtml

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