组播

  概述

• 组播提供了在网络中进行一对多的发送的机制，组播可以是在一个网段内，也可以是跨网段的，不过跨网段需要交换机、路由器等网络设备支持组播。
• Hosts可以在任何时间加入或者离开组播组，对于组播组的成员没有所处位置的限制，也没有数量的限制，D类互联网地址是用于组播的：224.0.0.0 - 239.255.255.255。
• 通过无连接Socket编程可以实现组播数据的发送和接收。组播数据只能通过一个网络接口发送，即使设备上有多个网络接口。
• 组播是一对多的传输机制，不能通过面向连接的Socket实现组播。
• 创建了SOCK_DGRAM类型的socket以后，通过调用setsockopt()函数来控制该socket的组播，函数原型：getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen)，对于IPPROTO_IP level，optval有如下选择：

1. IP_ADD_MEMBERSHIP，加入指定的组播组。
2. IP_DROP_MEMBERSHIP，离开指定的组播组。
3. IP_MULTICAST_IF，指定发送组播数据的网络接口。
4. IP_MULTICAST_TTL，给出发送组播数据时的TTL，默认是1。
5. IP_MULTICAST_LOOP，发送组播数据的主机是否作为接收组播数据的组播成员。

• 下面的两个例子给出了发送和接收组播数据的实现，接收和发送组播数据的步骤是有区别的。

组播server，发送组播数据的例子

实现组播数据包发送的步骤如下：

1. 创建AF_INET, SOCK_DGRAM的socket。
2. 用组播IP地址和端口初始化sockaddr_in类型数据。
3. IP_MULTICAST_LOOP，设置本机是否作为组播组成员接收数据。
4. IP_MULTICAST_IF，设置发送组播数据的端口。
5. 发送组播数据。

有注释代码：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct in_addr localInterface;
struct sockaddr_in groupSock;
int sd;
char databuf[1024] = "Multicast test message lol!";
int datalen = sizeof(databuf);

int main (int argc, char *argv[ ])
{
     sd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
     if(sd < 0) {
          perror("Opening datagram socket error");
          exit(1);
     } else
          printf("Opening the datagram socket...OK.\n");

     memset((char *) &groupSock, 0, sizeof(groupSock));
     groupSock.sin_family = AF_INET;
     groupSock.sin_addr.s_addr = inet_addr("226.1.1.1");
     groupSock.sin_port = htons(4321);

     localInterface.s_addr = inet_addr("203.106.93.94");
     if(setsockopt(sd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (char *)&localInterface, sizeof(localInterface)) < 0) {
        perror("Setting local interface error");
        exit(1);
     } else
        printf("Setting the local interface...OK\n");

     if(sendto(sd, databuf, datalen, 0, (struct sockaddr*)&groupSock, sizeof(groupSock)) < 0) {
        perror("Sending datagram message error");}
     else
        printf("Sending datagram message...OK\n");

     return 0;
}

组播client，接收组播数据的例子

1. 创建AF_INET, SOCK_DGRAM类型的socket。
2. 设定 SO_REUSEADDR，允许多个应用绑定同一个本地端口接收数据包。
3. 用bind绑定本地端口，IP为INADDR_ANY，从而能接收组播数据包。
4. 采用 IP_ADD_MEMBERSHIP加入组播组，需针对每个端口采用 IP_ADD_MEMBERSHIP。
5. 接收组播数据包。

有注释的代码：

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

struct sockaddr_in localSock;
struct ip_mreq group;
int sd;
int datalen;
char databuf[1500];

int main(int argc, char *argv[])
{
      sd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
      if(sd < 0){
              perror("Opening datagram socket error");
              exit(1);
      } else
              printf("Opening datagram socket....OK.\n");
   
      {
              int reuse = 1;
              if(setsockopt(sd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char *)&reuse, sizeof(reuse)) < 0){
                      perror("Setting SO_REUSEADDR error");
                      close(sd);
                      exit(1);
              } else
                      printf("Setting SO_REUSEADDR...OK.\n");
      }

      memset((char *) &localSock, 0, sizeof(localSock));
      localSock.sin_family = AF_INET;
      localSock.sin_port = htons(49500);
      localSock.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
      if(bind(sd, (struct sockaddr*)&localSock, sizeof(localSock))){
              perror("Binding datagram socket error");
              close(sd);
              exit(1);
      } else
              printf("Binding datagram socket...OK.\n");
   
      group.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("227.0.0.25");
      group.imr_interface.s_addr = inet_addr("150.158.231.2");
      if(setsockopt(sd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (char *)&group, sizeof(group)) < 0){
              perror("Adding multicast group error");
              close(sd);
              exit(1);
      } else
              printf("Adding multicast group...OK.\n");
   
      datalen = sizeof(databuf);
      if(read(sd, databuf, datalen) < 0){
              perror("Reading datagram message error");
              close(sd);
              exit(1);
      } else {
              printf("Reading datagram message...OK.\n");
              printf("The message from multicast server is: %d\n", datalen);
      }

      return 0;
}

注意：接收组播的网络端口需要设定一个IP地址，我调试的计算机有两个端口，我在第二个端口上接收组播，开始没有设定这个端口的IP地址，只是给出了组播路由到第二个端口，结果死活收不到数据，后来设了一个IP地址就ok了。d