UDP多播

article/2025/9/9 21:48:06

一、多播概念

1.1、多播

多播又称为：组播。一个人发数据，只有加入到多播组的人接收数据

1.2、多播的特点

1、多播地址标示一组接口
2、多播可以用于广域网使用
3、在IPv4中，多播是可选的

1.3、多播地址

IPv4的D类地址是多播地址
十进制：224.0.0.1~239.255.255.254
十六进制：E0.00.00.01~EF.FF.FF.FE

组播地址是分类编址的IPv4地址中的D类地址，又叫多播地址，他的前四位必须是1110，多播组的地址是D类IP，规定是224.0.0.0——239.255.255.255。

1.4、多播ip地址用处

224.0.0.0～224.0.0.255为预留的组播地址（永久组地址），地址224.0.0.0保留不做分配，其它地址供路由协议使用

224.0.1.0～224.0.1.255是公用组播地址，可以用于Internet

224.0.2.0～238.255.255.255为用户可用的组播地址（临时组地址），全网范围内有效

239.0.0.0～239.255.255.255为本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内有效

1.5、多播地址向以太网MAC地址的映射

1.5.1、计算多播mac地址（mac地址占48位）

解题方法：组播地址MAC以01-00-5e开头（规定的），占25bit。由于MAC地址是48bit，而IP地址有32bit，因此需要从ip地址获取后23位。如何获取，最安全的又准确的方法：就是把IP地址，换成二进制数。第2个8位中的第1位规定为0，去掉前8位，再把剩下的二进制换成16进制，最后添加在01-00-5e后面即可

举例说明

例如 1、求224.128.129.130的组播MAC过程如下：

第一步：我们可以永远都知道多播mac地址前25位，都是01-00-5e（规定的）。

第二步：把ip地址化为二进制

224.128.129.130的二进制形式

1110 0000 1000 0000 1000 0001 1000 0010 把第2个8位中的第1位规定为0，即红色的1改为0

得： 1110 0000 0000 0000 1000 0001 1000 0010 把前8位去掉，即黑色部分去掉

得： 0000 0000 1000 0001 1000 0010

第三步：把得出的二进制转化成16进制（0000 0000 1000 0001 1000 0010 ）

得： 00-81-82

第三步：合并

该ip的组播mac地址：01-00-5e-00-81-82

二、多播工作过程

多播不需要设置setsockopt（套接字选项）

比起广播，多播具有可控性，只有加入多播组的接收者才可以接收数据，否则接收不到

2.1、分析发送端设置流程

第一步：创建套接字——socket函数

第二步：设置为UDP协议和端口号（此端口为对方的端口号）

第三步：设置IPV4,由于使用的是多播，需要把ip地址设为多播地址.

多播地址范围：224.0.0.0——239.255.255.255。

第四步：设置传输为以太网，mac地址根据ip地址（转看1.5示例）

2.2、分析如何传输与接收

第一步：把打包好数据包，发送到多播组里。

第二步：接收者想要接收到信息，必须要先加入多播组里

三、多播代码流程

发送者：
第一步：创建套接字 socket()
第二步：向多播地址发送数据 sendto()

接收者：
第一步：创建套接字 socket()
第二步：设置为加入多播组 setsockopt()第三步：将套接字与多播信息结构体绑定 bind()
第五步：接收数据

四、多播地址结构

在IPv4因特网域(AF_INET)中，多播地址结构体用如下结构体ip_mreq表示

五、多播套接口选项（接收者需要使用此函数加入多播组）

头文件

#include <sys/socket.h>
函数：

int setsockopt(int socket, int level, int option_name,const void *option_value, socklen_t option_len);
功能：

设置一个套接字的选项（属性）
参数：
socket：文件描述符
level：协议层次
IPPROTO_IP IP层次
option_name：选项的名称
IP_ADD_MEMBERSHIP 加入多播组
option_value：设置的选项的值

结构体
struct ip_mreq
{
struct in_addr imr_multiaddr; //组播ip地址
struct in_addr imr_interface; //主机地址
INADDR_ANY 任意主机地址（自动获取你的主机地址）
};
option_len：option_value的长度
返回值：
成功：0
失败：‐1

多播设置

mreq.imr_multiaddr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
mreq.imr_interface.s_addr=INADDR_ANY;// INADDR_ANY获取自己的ip地址
socklen_t optlen =sizeof(mreq);

   if(setsockopt(sockfd,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,optlen) < 0)
   {
       perror("fail to setsockopt");
       exit(1);
       }

5.1、发送者（代码）

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <sys/types.h>         
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>int main(int argc  ,char *argv[])
{if(argc<3){printf("error lose ip port\n");exit(1);}int sockfd;if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))==-1){perror("fail to sockfd");exit(1);}struct sockaddr_in mysockaddr;mysockaddr.sin_family = AF_INET;mysockaddr.sin_port =htons(atoi(argv[2]));mysockaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);socklen_t addrlen= sizeof(mysockaddr);char buf[128];while(1){	fgets(buf,sizeof(buf),stdin);if(sendto(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr *)&mysockaddr,addrlen)==-1){perror("fail to sendto");exit(1);}}close(sockfd);return 0;}

5.2、接收者（代码）

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <sys/types.h>         
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include<string.h>int main(int argc  ,char *argv[])
{if(argc<3){printf("input fail lose ip port");exit(1);}int sockfd;if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))==-1){perror("fail to sockfd");exit(1);}struct ip_mreq mreq;mreq.imr_multiaddr.s_addr=inet_addr(argv[1]);mreq.imr_interface.s_addr=INADDR_ANY;socklen_t optlen =sizeof(mreq);if(setsockopt(sockfd,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,optlen) < 0){perror("fail to setsockopt");exit(1);}struct sockaddr_in mysockaddr;mysockaddr.sin_family = AF_INET;mysockaddr.sin_port =htons(atoi(argv[2]));mysockaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);socklen_t addrlen= sizeof(mysockaddr);if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&mysockaddr,addrlen)==-1){perror("fail to bind");exit(1);}char buf[128];struct sockaddr_in sendsockaddr;socklen_t sendaddrlen=sizeof(sendsockaddr);while(1){	if(recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr *)&sendsockaddr,&sendaddrlen)==-1){perror("fail to recvfrom");exit(1);}printf("[%s ‐ %d]: %s\n", inet_ntoa(sendsockaddr.sin_addr), ntohs(sendsockaddr.sin_port),buf);}close(sockfd);return 0;}

运行结果