4.34、组播(多播)

1.组播(多播)的介绍

单播地址标识单个 IP 接口，广播地址标识某个子网的所有 IP 接口，多播地址标识一组 IP 接口。单播和广播是寻址方案的两个极端（要么单个要么全部），多播则意在两者之间提供一种折中方案。多播数据报只应该由对它感兴趣的接口接收，也就是说由运行相应多播会话应用系统的主机上的接口接收。另外，广播一般局限于局域网内使用，而多播则既可以用于局域网，也可以跨广域网使用。

• a: 组播既可以用于局域网，也可以用于广域网
• b: 客户端需要加入多播组，才能接收到多播的数据

①组播地址

IP 多播通信必须依赖于 IP 多播地址，在 IPv4 中它的范围从 224.0.0.0 到 239.255.255.255 ，并被划分为局部链接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址三类：

IP地址	说明
224.0.0.0~224.0.0.255	局部链接多播地址：是为路由协议和其它用途保留的地址，路由器并不转发属于此范围的IP包
224.0.1.0~224.0.1.255	预留多播地址：公用组播地址，可用于Internet；使用前需要申请
224.0.2.0~238.255.255.255	预留多播地址：用户可用组播地址(临时组地址)，全网范围内有效
239.0.0.0~239.255.255.255	本地管理组播地址，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

②如何设置组播（组播的使用）

int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,const void *optval, socklen_t optlen);

	// 服务器设置多播的信息，外出接口
	- level : IPPROTO_IP
	- optname : IP_MULTICAST_IF
	- optval : struct in_addr
	- 
	// 客户端加入到多播组：
	- level : IPPROTO_IP
	- optname : IP_ADD_MEMBERSHIP
	- optval : struct ip_mreq

struct ip_mreq
{
	/* IP multicast address of group. */
	struct in_addr imr_multiaddr; // 组播的IP地址
	/* Local IP address of interface. */
	struct in_addr imr_interface; // 本地的IP地址
};


typedef uint32_t in_addr_t;
struct in_addr
{
	in_addr_t s_addr;
};

2.代码编写

①服务端

#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace std;


int main() {

    // 创建通信的fd
    int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    //设置多播的外出接口
    in_addr multi_cast;
    inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &multi_cast.s_addr);

    // 设置多播的外出接口
    setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &multi_cast, sizeof(multi_cast));

    // 初始化客户端的ip地址和端口
    sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(9999);
    inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &addr.sin_addr.s_addr);

    int num = 0;
    char sendBuf[128];
    while (1) {

        // 初始化数据
        sprintf(sendBuf, "hello client, data: %d\n", num ++ );

        // 输出数据查看一下
        cout << sendBuf << endl;

        // 发送数据
        sendto(fd, sendBuf, strlen(sendBuf) + 1, 0, (sockaddr *)&addr, sizeof(addr));

        sleep(1);

    }

    return 0;
}

②客户端

#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace std;

int main() {

    // 创建文件描述符
    int fd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    // 绑定本地ip和端口
    sockaddr_in client_addr;
    client_addr.sin_family = AF_INET;
    client_addr.sin_port = htons(9999);
    client_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;

    bind(fd, (sockaddr *)&client_addr, sizeof(client_addr));

    // 加入到多播的组中
    ip_mreq op;
    inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &op.imr_multiaddr.s_addr);
    op.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;

    setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &op, sizeof(op));

    char recvBuf[128];

    while (1) {

        recvfrom(fd, recvBuf, sizeof(recvBuf), 0, NULL, NULL);

        cout << "I am client, data: " << recvBuf << endl;
        

    }

    return 0;
}