UDP组播

目录

1.什么是组播？

2.IGMP协议简介

3.组播系统

4.UDP组播编程

4.1 UDP组播编程需要注意些什么？

4.2 加入和离开组播组代码

4.3 UDP组播编程示例

5.Linux组播调试

5.1 开启和关闭网卡组播功能

5.2 加入和离开组播组

5.3 查看组播成员

6.思考？

---

1.什么是组播？

组播（Multicast）是一种网络传输技术，它允许在一个发送者和多个接收者之间同时传输数据。不同于单播（Unicast）和广播（Broadcast）的方式，组播只发送一份数据，但可以同时传输到多个接收者，这样可以大大减少网络带宽的消耗。在组播中，发送者和接收者都必须加入到特定的组播组中，并且使用组播地址进行通信。组播广泛应用于 IP 网络中的视频、音频、流媒体等多媒体数据传输，以及组播路由协议等领域。

2.IGMP协议简介

IGMP（Internet Group Management Protocol）是一种用于管理 IPv4 多播组成员的协议。它允许主机和路由器动态地加入和离开多播组，并帮助路由器在多播组成员之间传递多播数据包。IGMP 协议运行在网络层（IP层）上，它的主要功能包括：

报告成员身份：主机使用 IGMP 协议向路由器报告它们所属的多播组成员身份。

查询组成员：路由器使用 IGMP 协议向网络中的主机发送查询消息，以了解哪些主机仍然是多播组的成员。

组成员的维护：路由器根据收到的 IGMP 报告消息，维护每个多播组的成员列表，并定期删除不再活跃的成员。

IGMP 协议是多播通信中必不可少的协议，它在互联网中广泛应用于视频、音频、图像等多媒体数据的传输，可以有效地减少网络拥塞，并提高多媒体数据的传输效率。

3.组播系统

 图 1 组播系统

• 组播组

组播组是一组网络设备（如计算机、路由器、交换机等）的集合，它们可以同时接收来自同一组播源的数据包。组播组有一个唯一的组播地址，这个地址被用来标识组播组。

• 组播源

是指在一个网络中，通过多播协议向多个接收者发送数据的源头。

• 组播成员

组播成员是指在一个组播网络中，加入到同一组播组的所有主机或设备。

• 组播路由器

运行组播协议的路由器。

• 组播协议

组播管理协议IGMP，组播路由协议PIM。

4.UDP组播编程

 图 2 UDP组播编程

4.1 UDP组播编程需要注意些什么？

a.主机想要接收组播源信息，需要加入组播组。

b.加入组播后，主机会记录群组名单，可以通过命令查看主机加入了哪些组播组。

c.IGMP包和其他组播数据包在局域网内都是以广播形式（除非交换机开启IGMP snooping等功能）传输，所以局域网内主机会收到各种组播包。

d.组播源不一定需要加入组播组，除非组播源也想接收组播数据。

4.2 加入和离开组播组代码

加入组播组

加入组播组使用setsockopt设置IP_ADD_MEMBERSHIP选项。

struct ip_mreq multi_addr;
bzero(&multi_addr, sizeof(multi_addr));
multi_addr.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(“239.0.0.1”);
multi_addr.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;
setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (void *)&multi_addr, sizeof(multi_addr));

离开组播组

离开组播组使用setsockopt设置IP_DROP_MEMBERSHIP选项。

struct ip_mreq multi_addr;
bzero(&multi_addr, sizeof(multi_addr));
multi_addr.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(“239.0.0.1”);
multi_addr.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;
setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_DROP_MEMBERSHIP, (void *)&multi_addr, sizeof(multi_addr));

4.3 UDP组播编程示例

服务端代码

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define LOCAL_PORT (5678)
#define MULTI_ADDR "239.0.0.1"

#define MAX_BUF_SIZE (2048)

int main(int argc, char *argv[]) {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket error");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in local;
    bzero(&local, sizeof(local));
    local.sin_family = AF_INET;
    local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    local.sin_port = htons(LOCAL_PORT);
    int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local));
    if (ret == -1) {
        close(sockfd);
        perror("bind error");
        return -1;
    }

#if 0
    struct ip_mreq multi_addr;
    bzero(&multi_addr, sizeof(multi_addr));
    multi_addr.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(MULTI_ADDR);
    multi_addr.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;
    ret = setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (void *)&multi_addr, sizeof(multi_addr));
    if (ret == -1) {
        close(sockfd);
        perror("setsockopt error");
        return -1;
    }
#endif

    uint8_t rbuf[MAX_BUF_SIZE] = {0};
    while(1) {
        memset(rbuf, 0, MAX_BUF_SIZE);
        ret = recvfrom(sockfd, rbuf, MAX_BUF_SIZE, 0, NULL, NULL);
        if (ret == -1) {
            break;
        }
        printf("recv len:%d, %s\n", ret, rbuf);
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

客户端代码

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define LOCAL_ADDR "0.0.0.0"
#define LOCAL_PORT (1234)

#define PEER_PORT (5678)
#define MULTI_ADDR "239.0.0.1"

int main(int argc, char *argv[]) {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket error");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in local;
    bzero(&local, sizeof(local));
    local.sin_family = AF_INET;
    local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    local.sin_port = htons(LOCAL_PORT);
    int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr *)&local, sizeof(local));
    if (ret == -1) {
        close(sockfd);
        perror("bind error");
        return -1;
    }

    struct sockaddr_in peer;
    bzero(&peer, sizeof(peer));
    peer.sin_family = AF_INET;
    peer.sin_addr.s_addr = inet_addr(MULTI_ADDR);
    peer.sin_port = htons(PEER_PORT);

    while(1) {
#define HELLO "HELLO"
        sendto(sockfd, HELLO, sizeof(HELLO), 0, (struct sockaddr *)&peer, sizeof(peer));
        sleep(1);
    }

    close(sockfd);

    return 0;
}

5.Linux组播调试

5.1 开启和关闭网卡组播功能

方法1：

开启：ifconfig eth0 multicast

关闭：ifconfig eth0 -multicast

方法2：

开启：ip link set multicast on dev eth0

关闭： ip link set multicast off dev eth0

5.2 加入和离开组播组

加入组播组：sudo ip addr add 239.0.0.1 dev eth1 autojoin

离开组播组：sudo ip addr del 239.0.0.1/24 dev eth1 autojoin

5.3 查看组播成员

方法1：ip maddr

方法2：netstat -ng

方法3：cat /proc/net/igmp

6.思考？

如果采用ip addr命令加入组播组，代码可以不需要使用

setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (void *)&multi_addr, sizeof(multi_addr));

函数加入组播组就可以接收组播组数据，亲测有效。

如果觉得本文对你有帮助，希望给个一键三连，支持博主，谢谢！