UDP 组播---你需要了解这些

我的小结 

UDP是面向无连接的协议，不能保证数据的可靠到达，但相应的，实时性较于TCP好了不是一个数量级。这回主要得用到组播。但下午实验的时候，没有组出效果，可能得连上路由器才行吧。

数据传输方式主要分为单播、广播、组播，不同的传输方式各有其优劣性。

另外感觉7层OSI协议，在软件上实现其实是很简单的，现在OSI模型把每一层该做的事情都区分的清清楚楚，一层处理完交给下一层，层层递进，互不干扰。

---

先来了解下UDP

UDP 是UserDatagram Protocol的简称， 中文名是用户数据报协议，是OSI（Open System Interconnection，开放式系统互联） 参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务，IETF RFC 768是UDP的正式规范。UDP在IP报文的协议号是17。

UDP和TCP的区别：http://blog.csdn.net/ljheee/article/details/50823050

UDP详解：http://blog.csdn.NET/ljheee/article/details/51720594

 

UDP信息传递的方式分三类

①  单播Unicast：是客户端与服务器之间的点到点连接。

②  广播BroadCast：主机之间“一对所有”的通讯模式，广播者可以向网络中所有主机发送信息。广播禁止在Internet宽带网上传输（广播风暴）。

③  多播MultiCast：主机之间“一对一组”的通讯模式，也就是加入了同一个组的主机可以接受到此组内的所有数据。

这里需要注意的是：只有UDP才有广播、组播的传递方式；而TCP是一对一连接通信。多播的重点是高效的把同一个包尽可能多的发送到不同的，甚至可能是未知的设备。但是TCP连接是一对一明确的，只能单播。

 

在Java API中，实现UDP方式的编程，包含客户端网络编程和服务器端网络编程，主要由两个类实现，分别是：DatagramSocket和DatagramPacket。

 

关于UDP使用的详细例子：https://github.com/ljheee/ChatUDP

 

UDP组播

         组播报文的目的地址使用D类IP地址， D类地址不能出现在IP报文的源IP地址字段。单播数据传输过程中，一个数据包传输的路径是从源地址路由到目的地址，利用“逐跳”的原理[路由选择]在IP网络中传输。

        然而在ip组播环中，数据包的目的地址不是一个，而是一组，形成组地址。所有的信息接收者都加入到一个组内，并且一旦加入之后，流向组地址的数据立即开始向接收者传输，组中的所有成员都能接收到数据包。组播组中的成员是动态的，主机可以在任何时刻加入和离开组播组。

        用同一个IP多播地址接收多播数据包的所有主机构成了一个主机组，也称为多播组。一个多播组的成员是随时变动的，一台主机可以随时加入或离开多播组，多播组成员的数目和所在的地理位置也不受限制，一台主机也可以属于几个多播组。此外，不属于某一个多播组的主机也可以向该多播组发送数据包。  

组播地址

1. 组播组可以是永久的也可以是临时的。组播组地址中，有一部分由官方分配的，称为永久组播组。永久组播组保持不变的是它的ip地址，组中的成员构成可以发生变化。永久组播组中成员的数量都可以是任意的，甚至可以为零。那些没有保留下来供永久组播组使用的ip组播地址，可以被临时组播组利用。
2. 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；
3. 224.0.1.0～224.0.1.255是公用组播地址，可以用于Internet；
4. 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；
5. 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。

        组播是一对多的传输方式，其中有个组播组的 概念，发送端将数据向一个组内发送，网络中的路由器通过底层的IGMP协议自动将数据发送到所有监听这个组的终端。至于广播则和组播有一些相似，区别是路由器向子网内的每一个终端都投递一份数据包，不论这些终端是否乐于接收该数据包。UDP广播只能在内网（同一网段）有效，而组播可以较好实现跨网段群发数据。

       UDP组播是采用的无连接,数据报的连接方式，所以是不可靠的。也就是数据能不能到达接受端和数据到达的顺序都是不能保证的。但是由于UDP不用保证数据 的可靠性，所有数据的传送效率是很快的。

 

IGMP协议

      IGMP是IP组播的基础。在IP协议出现以后为了加入对组播的支持，IGMP产生了。IGMP所做的实际上就是告诉路由器，在这个路由器所在的子网内有人对发送到某一个组播组的数据感兴趣，这样当这个组播组的数据到达后面，路由器就不会抛弃它，而是把他转送给所有感兴趣的客户。假如不同子网内的A和B要 进行组播通信，那么位于AB之间的所有路由器必须都要支持IGMP协议，否则AB之间不能进行通信。

 

组播的原理：

      组播首先由一个用户申请一个组播组，这个组播组被维护在路由器中，其他用户申请加入组播组，这样当一个用户向组内发送消息时，路由器将消息转发给组内的所有成员。如果申请加入的组不在本级路由中，如果路由器和交换机允许组播协议通过，路由器将申请加入的操作向上级路由提交。广域网通信要经过多级路由器和交换机，几乎所有的网络设备都默认阻止组播协议通过(只允许本网段内，不向上级提交)，这使得广域网上实现组播有一定局限。

 

UDP组播的基本步骤

1. 建立socket
2. socket和端口绑定
3. 加入一个组播组
4. 通过sendto / recvfrom进行数据的收发
5. 关闭socket

服务器和客户端必须都要加入相同的组播地址才可以。

多播数据报套接字类用于发送和接收 IP 多播包。MulticastSocket 是一种 (UDP) DatagramSocket，它具有加入 Internet 上其他多播主机的“组”的附加功能。

多播组通过 D 类 IP 地址和标准 UDP 端口号指定。可以通过首先使用所需端口创建 MulticastSocket，然后调用 joinGroup(InetAddress groupAddr) 方法来加入多播组。

        在Java中，多播一样十分好实现，要实现多播，就要用到MulticastSocket类，其实该类就是DatagramSocket的子类，在使用时除了多播自己的一些特性外，把它当做DatagramSocket类使用就可以了。

        默认我们知道IP（UDP和TCP一样)可以把数据包在一个网络中发到另一个设备。更准确点就是IP把数据包从一个IP地址发到另一个IP地址。多播的决窍就是在同一时间把一个数据包发送到多个设备，可以把一个特定的IP地址指定为多播地址，并同时发送到多个设备。

        IP多播首先要知道的是只有UDP有多播，没有TCP多播这样的东西，为什么呢？多播的重点是高效的把同一个包尽可能多的发送到不同的，甚至可能是未知的设备。但是TCP连接可能要求丢包重发或者延时或重组顺序，这些操作可能非常消耗资源，不适于许多使用多播的应用场景。（同时多播不知道发出的包是不是已经到达，这个也导致不能使用TCP）。

 最后给出一个实例：https://github.com/ljheee/Multicast_UDP