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  • UDP单播 组播 广播 区别及简单实现

    千次阅读 2020-04-22 16:40:20
    udp单播: 单播只能是发送方往接收方指定IP 端口发送数据 组播需具备条件 1、接收方设置组播属性及组播号 2、发送方往接收方定义的组播地址发送 3、服务器客户端端口号需要一致 广播需具备条件 1、接收方...

    无论是tcp还是udp 服务器都必须绑定prot、Ip,客户端可以有选择性。

    udp单播: 单播只能是发送方往接收方指定的IP 端口发送数据

    组播需具备的条件  1、接收方设置组播属性及组播号  2、发送方往接收方定义的组播地址发送  3、服务器客户端端口号需要一致

    广播需具备的条件 1、接收方设置广播属性  2、发送方往接收方定义的组播地址发送  3、服务器客户端端口号需要一致


    组播和单播的区别:组播可以多设置一个IP(这里称为为组播地址224打头的),发送方除了可以往接收方绑定的IP发送,也可以                                                                                                                                                             往接收方设置的组播ip发送数据。
    组播和广播的区别:广播需要设置启动接收广播属性,发送方除了可以往接收方绑定的IP发送,也可以往255同网段IP发送。

    这三种udp模型  客户端的实现没有区别,区别仅仅在于发送的网络IP不一样

     

    广播是不会被路由器转发的,特点局域网通信,局域网游戏,客户端的统计 局域网群发等。

    /------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

      udp unicast server code

    /------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    /*udp和tcp客户端其实都可以绑定自身的IP端口也可以不绑定,
    不绑定的话系统会为你默认分配,而服务器则必须绑定端口 IP*/

    #include <Winsock2.h>
    #include <iostream>
    #include <thread>

    #pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")

    using namespace std;

    int main(void)
    {
        /* 初始化winsock2库 */
        //Step 0. Initialize winsock2 library...
        WSADATA wsaData;

        if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
        {
            return 1;
        }

        // Step 1. Ask system for a socket.this socket is waiter
        SOCKET sockServer = ::socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

        if (sockServer == INVALID_SOCKET)
        {
            return 1;
        }

        //Step 2. bind the socket to a local address and port.接待套接字
        sockaddr_in addrServer = { 0 };
        addrServer.sin_family = AF_INET;
        addrServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("88.88.106.134");
        addrServer.sin_port = 30001;
        if (::bind(sockServer, reinterpret_cast<const sockaddr*>(&addrServer),
            sizeof addrServer) == SOCKET_ERROR)
        {
            return 1;
        }

        char buf[100] = { 0 };
        sockaddr_in addrClient;
        int iSize = sizeof(addrClient);

       //recvfrom是阻塞的

        int iResult = recvfrom(sockServer, buf, 100, 0, reinterpret_cast<sockaddr*>(&addrClient), &iSize);

        closesocket(sockServer);
        WSACleanup();
        return 0;
    }

     

    /------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

      udp unicast Client code

    /------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    #include <Winsock2.h>
    #include <iostream>
    #include <thread>

    #pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")

    using namespace std;

    int main(void)
    {
        /* 初始化winsock2库 */
        //Step 0. Initialize winsock2 library...
        WSADATA wsaData;

        if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
        {
            return 1;
        }

        // Step 1. Ask system for a socket.this socket is waiter
        SOCKET sock2Server = ::socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

        if (sock2Server == INVALID_SOCKET)
        {
            return 1;
        }

        //绑定自己的port  客户端也可以绑定自己的port ip 指定数据从什么端口出去
        //sockaddr_in addrBind = { 0 };
        //addrBind.sin_family = AF_INET;
        //addrBind.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("88.88.106.134");
        //addrBind.sin_port = 30002;
        //if (::bind(sock2Server, reinterpret_cast<const sockaddr*>(&addrBind),
        //    sizeof addrBind) == SOCKET_ERROR)
        //{
        //    return 1;
        //}

        //设置接收方的port ip 下面的端口 ip需要和服务器一致
        sockaddr_in addrServer = { 0 };
        addrServer.sin_family = AF_INET;
        addrServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("88.88.106.134");
        addrServer.sin_port = 30001;

        sendto(sock2Server, "hello", 6, 0, reinterpret_cast<sockaddr*>(&addrServer), sizeof(addrServer));

        closesocket(sock2Server);
        WSACleanup();
        return 0;
    }

     

     

    /------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

      udp muticast server code

    /------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    #include <Winsock2.h>
    #include <iostream>
    #include <thread>
    #include<Ws2tcpip.h>   //需要加上此头文件
    #pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")

    using namespace std;

    int main(void)
    {
        /* 初始化winsock2库 */
        //Step 0. Initialize winsock2 library...
        WSADATA wsaData;

        if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
        {
            return 1;
        }

        // Step 1. Ask system for a socket.this socket is waiter
        SOCKET sockServer = ::socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

        if (sockServer == INVALID_SOCKET)
        {
            return 1;
        }

        //Step 2. bind the socket to a local address and port.接待套接字
        sockaddr_in addrServer = { 0 };
        addrServer.sin_family = AF_INET;
        addrServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("88.88.106.134");
        addrServer.sin_port = 30001;
        if (::bind(sockServer, reinterpret_cast<const sockaddr*>(&addrServer),
            sizeof addrServer) == SOCKET_ERROR)
        {
            return 1;
        }

        //设置接收组播属性 

        ip_mreq mrq;
        mrq.imr_multiaddr.S_un.S_addr = inet_addr("224.0.0.11");//设置组播地址 满足前面是224即可224.0.0.1不能用
        mrq.imr_interface.S_un.S_addr = 0;   //设置自动选择网卡上面接收组播

        if (setsockopt(sockServer, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, reinterpret_cast<const char*>(&mrq), sizeof(mrq))                 ==    SOCKET_ERROR)
        {
            return 1;
        }


        char buf[100] = { 0 };
        sockaddr_in addrClient;
        int iSize = sizeof(addrClient);

        int iResult = recvfrom(sockServer, buf, 100, 0, reinterpret_cast<sockaddr*>(&addrClient), &iSize);

        closesocket(sockServer);
        WSACleanup();
        return 0;
    }

    /------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

      udp muticast client code

    /------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    #include <Winsock2.h>
    #include <iostream>
    #include <thread>

    #pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")

    using namespace std;

    int main(void)
    {
        /* 初始化winsock2库 */
        //Step 0. Initialize winsock2 library...
        WSADATA wsaData;

        if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
        {
            return 1;
        }


        SOCKET sock2Server = ::socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

        if (sock2Server == INVALID_SOCKET)
        {
            return 1;
        }

     
        //设置接收方的port ip 下面的端口
        sockaddr_in addrServer = { 0 };
        addrServer.sin_family = AF_INET;
        //点对点的也可以
        //addrServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("88.88.106.134");
        //往服务器组播地址发也可以,相比单播多一个选择性 
        addrServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("224.0.0.11");
        addrServer.sin_port = 30001;

        sendto(sock2Server, "hello", 6, 0, reinterpret_cast<sockaddr*>(&addrServer), sizeof(addrServer));

        closesocket(sock2Server);
        WSACleanup();
        return 0;
    }

     

    /------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

      udp broadcast server code

    /------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------


    //具备广播的条件  1、接收方设置广播属性 2、发送方往同网段的255IP地址发送 3、服务器客户端端口号需要一致
    #include <Winsock2.h>
    #include <iostream>
    #include <thread>

    #pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")

    using namespace std;

    int main(void)
    {
        /* 初始化winsock2库 */
        //Step 0. Initialize winsock2 library...
        WSADATA wsaData;

        if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
        {
            return 1;
        }

        // Step 1. Ask system for a socket.this socket is waiter
        SOCKET sockServer = ::socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

        if (sockServer == INVALID_SOCKET)
        {
            return 1;
        }

        //Step 2. bind the socket to a local address and port.接待套接字
        sockaddr_in addrServer = { 0 };
        addrServer.sin_family = AF_INET;
        addrServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("88.88.106.134");
        addrServer.sin_port = 30001;
        if (::bind(sockServer, reinterpret_cast<const sockaddr*>(&addrServer),
            sizeof addrServer) == SOCKET_ERROR)
        {
            return 1;
        }

        //设置接收广播属性 要设置了广播属性才可以接收广播消息   
        bool bEnableBroadcast = true;
        if (setsockopt(sockServer, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, reinterpret_cast<const char*>(&bEnableBroadcast),                                               sizeof(bEnableBroadcast)) == SOCKET_ERROR)
        {
            return 1;
        }

        

        char buf[100] = { 0 };
        sockaddr_in addrClient;
        int iSize = sizeof(addrClient);

        int iResult = recvfrom(sockServer, buf, 100, 0, reinterpret_cast<sockaddr*>(&addrClient), &iSize);

        closesocket(sockServer);
        WSACleanup();
        return 0;
    }

    /------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

      udp broadcast client code

    /------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

    #include <Winsock2.h>
    #include <iostream>
    #include <thread>

    #pragma comment(lib, "Ws2_32.lib")

    using namespace std;

    int main(void)
    {
        /* 初始化winsock2库 */
        //Step 0. Initialize winsock2 library...
        WSADATA wsaData;

        if (WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0)
        {
            return 1;
        }

        // Step 1. Ask system for a socket.this socket is waiter
        SOCKET sock2Server = ::socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

        if (sock2Server == INVALID_SOCKET)
        {
            return 1;
        }

        //广播中服务器设置了广播属性的话 下
        //设置接收方的port ip 下面的端口
        sockaddr_in addrServer = { 0 };
        addrServer.sin_family = AF_INET;
        //点对点的也可以
        //addrServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("88.88.106.134");
        //往255这个网段发的话 只要是设置了广播属性的服务器都可以接收到数据 
        addrServer.sin_addr.S_un.S_addr = inet_addr("88.88.106.255");
        addrServer.sin_port = 30001;

        sendto(sock2Server, "hello", 6, 0, reinterpret_cast<sockaddr*>(&addrServer), sizeof(addrServer));

        closesocket(sock2Server);
        WSACleanup();
        return 0;
    }

     

    展开全文
  • 整理的用Qt实现的三种Udp方式:单播组播(多播)广播源代码,可以很好的看出三种方式的发送接收的区别,简单直接一看就懂得干货。
  • linux udp 单播组播广播实现

    千次阅读 2016-10-27 11:43:11
    linux udp 单播组播广播实现 http://blog.csdn.net/zuokong/article/details/7548008 多播广播是用于建立分步式系统:例如网络游戏、ICQ聊天构建、远程视频会议系统重要工具。使用多播广播程序和UDP向单个介绍...
    
    
    http://blog.csdn.net/zuokong/article/details/7548008

    多播广播是用于建立分步式系统:例如网络游戏、ICQ聊天构建、远程视频会议系统的重要工具。使用多播广播的程序和UDP向单个介绍方发送信息的程序相似。区别在于多播广播程序使用特殊的多播IP地址。

    1、组播和广播需要在局域网内才能实现,另外得查看linux系统是否支持多播和广播:# ifconfig
    UP BROADCAST MULTICAST MTU:1500 跃点数:1说明该网卡支持
    2、发送多播包的主机需要设置网关,否则运行sendto()会出现"network is unreachable",网卡可以随便设置,但是一定要设。还要添加路由240.0.0.0,即:
    route add -net 224.0.0.0 netmask 240.0.0.0 dev eth0
    route add default gw "192.168.40.1 " dev eth0
    3 、出现:“setsockopt:No such device”。的提示,说明多播IP设置出现问题,系统所需要的uint32_t格式的网络地址的开头不是1110,检验通不过。解决办法:在把地址字符串"*.*.*.*"转化为uint32_t时采用htonl(inet_network(“*.*.*.*”))或者inet_aton函数,inet_aton(GRUPO, &srv.sin_addr)

      例如本地计算机的的IP地址是:127.0.0.1二它的多播地址是: 224.0.0.1。这是由RCF 1390定义的。为发送IP多播数据,发送者需要确定一个合适的多播地址,这个地址代表一个组。IPv4多播地址采用D类IP地址确定多播的组。在Internet中,多播地址范围是从224.0.0.0到234.255.255.255。其中比较重要的地址有:

    224.0.0.1 -网段中所有支持多播的主机

    224.0.0.2 -网段中所有支持多播的路由器

    224.0.0.4 -网段中所有的DVMRP路由器

    224.0.0.5 -所有的OSPF路由器

    224.0.0.6 -所有的OSPF指派路由器

    224.0.0.9 -所有RIPv2路由器

    IPv6地址空间中有1/256的地址空间分配给多播地址。一个FF(11111111)值标识该地址是多播地址。标识段高三位始终设置为0并保留。第四位T标识设置为0时表示一个永久分配的多播地址。T标识设置为1时,表示非永久分配的多播地址,这种地址作为一个临时的多播地址。

      在默认状态下,大多Linux发行版本关闭的对多播IP的支持。为了在Linux系统使用多播套接口,需要从新配置和编译Linux内核。下面看一下配置步骤:

    1.cd /usr/src/linux

    2.make menuconfig

    3.选择网络选项

    4.选中IP:Enable Multicasting IP一项

    5.保存并从menuconfig 退出

    6.运行:make dep;make clean;make bzlmage

    7.cp/vmlinuz/vdimLz_good

    8.cparch/i386/boot/zImage/vmlinzz

    9.cd/etc

    10.编辑lilo.conf,加入针对/vmlinuz_good的内核新选项

    11.运行li1o

    Linux内核编译后,以超级用户身份运行命令:#router add –net 224.0.0.0 netmask 224.0.0.0 dev lo

      核实命令是否加入系统,运行命令:

    #route –eKernel IP      routing table

    Destination     gatewary   Genmask       Flags  MSS       Window irtt Iface

    10.0.0.0        *         255.255.255.0  U          0     0      0        eth0

    127.0.0.0       *         255.0.0.0      U     0          0      0    lo

    BASE_ADDRESS>MC *         240.0.0.0      U     0          0      0     lo

    Default         10.0.0.1   0.0.0.0       UG    0          0      0     eth0

      其中出现多播地址: 224.0.0.1。就表示配置成功了

    单 播用于两个主机之间的端对端通信,广播用于一个主机对整个局域网上所有主机上的数据通信。单播和广播是两个极端,要么对一个主机进行通信,要么对整个局 域    网上的主机进行通信。实际情况下,经常需要对一组特定的主机进行通信,而不是整个局域网上的所有主机,这就是多播的用途。

    多播的概念

    多播,也称为“组播”,将网络中同一业务类型主机进行了逻辑上的分组,进行数据收发的时候其数据仅仅在同一分组中进行,其他的主机没有加入此分组不能收发对应的 数据。

    在 广域网上广播的时候,其中的交换机和路由器只向需要获取数据的主机复制并转发数据。主机可以向路由器请求加入或退出某个组,网络中的路由器和交换机有选 择    地复制并传输数据,将数据仅仅传输给组内的主机。多播的这种功能,可以一次将数据发送到多个主机,又能保证不影响其他不需要(未加入组)的主机的其他通 信。

    相对于传统的一对一的单播,多播具有如下的优点:

    q 具有同种业务的主机加入同一数据流,共享同一通道,节省了带宽和服务器的优点,具有广播的优点而又没有广播所需要的带宽。

    q 服务器的总带宽不受客户端带宽的限制。由于组播协议由接收者的需求来确定是否进行数据流的转发,所以服务器端的带宽是常量,与客户端的数量无关。

    q 与单播一样,多播是允许在广域网即Internet上进行传输的,而广播仅仅在同一局域网上才能进行。

    组播的缺点:

    q 多播与单播相比没有纠错机制,当发生错误的时候难以弥补,但是可以在应用层来实现此种功能。

    q 多播的网络支持存在缺陷,需要路由器及网络协议栈的支持。

    多播的应用主要有网上视频、网上会议等。

    广域网的多播

    多播的地址是特定的,D类地址用于多播。D类IP地址就是多播IP地址,即224.0.0.0至239.255.255.255之间的IP地址,并被划分为局部连接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址3类:

    q 局部多播地址:在224.0.0.0~224.0.0.255之间,这是为路由协议和其他用途保留的地址,路由器并不转发属于此范围的IP包。

    q 预留多播地址:在224.0.1.0~238.255.255.255之间,可用于全球范围(如Internet)或网络协议。

    q 管理权限多播地址:在239.0.0.0~239.255.255.255之间,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。

    多播的编程

    多播的程序设计使用setsockopt()函数和getsockopt()函数来实现,组播的选项是IP层的,其选项值和含义参见11.5所示。

    表11.5 多播相关的选项

    getsockopt()/setsockopt()的选项

    含 义

    IP_MULTICAST_TTL

    设置多播组数据的TTL值

    IP_ADD_MEMBERSHIP

    在指定接口上加入组播组

    IP_DROP_MEMBERSHIP

    退出组播组

    IP_MULTICAST_IF

    获取默认接口或设置接口

    IP_MULTICAST_LOOP

    禁止组播数据回送

    1.选项IP_MULTICASE_TTL

    选项IP_MULTICAST_TTL允许设置超时TTL,范围为0~255之间的任何值,例如:

    unsigned char ttl=255;

    setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,&ttl,sizeof(ttl));

    2.选项IP_MULTICAST_IF

    选项IP_MULTICAST_IF用于设置组播的默认默认网络接口,会从给定的网络接口发送,另一个网络接口会忽略此数据。例如:

    struct in_addr addr;

    setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_IF,&addr,sizeof(addr));

    参数addr是希望多播输出接口的IP地址,使用INADDR_ANY地址回送到默认接口。

    默认情况下,当本机发送组播数据到某个网络接口时,在IP层,数据会回送到本地的回环接口,选项IP_MULTICAST_LOOP用于控制数据是否回送到本地的回环接口。例如:

    unsigned char loop;

    setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_LOOP,&loop,sizeof(loop));

    参数loop设置为0禁止回送,设置为1允许回送。

    选项IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBERSHIP

    加入或者退出一个组播组,通过选项IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBER- SHIP,对一个结构struct ip_mreq类型的变量进行控制,struct ip_mreq原型如下:

    struct ip_mreq

    {

    struct in_addr    imn_multiaddr; /*加入或者退出的广播组IP地址*/

    struct in_addr    imr_interface; /*加入或者退出的网络接口IP地址*/

    };

    选项IP_ADD_MEMBERSHIP用于加入某个广播组,之后就可以向这个广播组发送数据或者从广播组接收数据。此 选项的值为mreq结构,成员imn_multiaddr是需要加入的广播组IP地址,成员imr_interface是本机需要加入广播组的网络接口 IP地址。例如:

    struct ip_mreq mreq;

    setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));

    使用IP_ADD_MEMBERSHIP选项每次只能加入一个网络接口的IP地址到多播组,但并不是一个多播组仅允许一 个主机IP地址加入,可以多次调用IP_ADD_MEMBERSHIP选项来实现多个IP地址加入同一个广播组,或者同一个IP地址加入多个广播组。当 imr_ interface为INADDR_ANY时,选择的是默认组播接口。

    选项IP_DROP_MEMBERSHIP

    选项IP_DROP_MEMBERSHIP用于从一个广播组中退出。例如:

    struct ip_mreq mreq;

    setsockopt(s,IPPROTP_IP,IP_DROP_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(sreq));

    其中mreq包含了在IP_ADD_MEMBERSHIP中相同的值。

    多播程序设计的框架

    要进行多播的编程,需要遵从一定的编程框架,其基本顺序如图11.6所示。

    多播程序框架主要包含套接字初始化、设置多播超时时间、加入多播组、发送数据、接收数据以及从多播组中离开几个方面。其步骤如下:

    (1)建立一个socket。

    (2)然后设置多播的参数,例如超时时间TTL、本地回环许可LOOP等。

    (3)加入多播组。

    (4)发送和接收数据。

    (5)从多播组离开。

    内核中的多播

    多播的内核结构

    struct inet_sock {

    __u8 mc_ttl; /*多播TTL*/

    __u8 ...

    mc_loop:1; /*多播回环设置*/

    int mc_index; /*多播设备序号*/

    __be32 mc_addr; /*多播地址*/

    struct ip_mc_socklist *mc_list; /*多播群数组*/

    };

    q 结构成员mc_ttl用于控制多播的TTL;

    q 结构成员mc_loop表示是否回环有效,用于控制多播数据的本地发送;

    q 结构成员mc_index用于表示网络设备的序号;

    q 结构成员mc_addr用于保存多播的地址;

    q 结构成员mc_list用于保存多播的群组。

    1.结构ip_mc_socklist

    结构成员mc_list的原型为struct ip_mc_socklist,定义如下:

    struct ip_mc_socklist

    {

    struct ip_mc_socklist *next;

    struct ip_mreqn multi;

    unsigned int sfmode;            /*MCAST_{INCLUDE,EXCLUDE}*/

    struct ip_sf_socklist *sflist;

    };

    q 成员参数next指向链表的下一个节点。

    q 成员参数multi表示组信息,即在哪一个本地接口上,加入到哪一个多播组。

    q 成员参数sfmode是过滤模式,取值为 MCAST_INCLUDE或MCAST_EXCLUDE,分别表示只接收sflist所列出的那些源的多播数据报,和不接收sflist所列出的那些源的多播数据报。

    q 成员参数sflist是源列表。

    2.结构ip_mreqn

    multi成员的原型为结构struct ip_mreqn,定义如下:

    struct ip_mreqn

    {

    struct in_addr    imr_multiaddr; /*多播组的IP地址*/

    struct in_addr    imr_address; /*本地址网络接口的IP地址*/

    int imr_ifindex; /*网络接口序号*/

    };

    该结构体的两个成员分别用于指定所加入的多播组的组IP地址,和所要加入组的那个本地接口的IP地址。该命令字没有源过滤的功能,它相当于实现IGMPv1的多播加入服务接口。

    3.结构ip_sf_socklist

    成员sflist的原型为结构struct ip_sf_socklist,定义如下:

    struct ip_sf_socklist

    {

    unsigned int sl_max; /*当前sl_addr数组的最大可容纳量*/

    unsigned int sl_count;    /*源地址列表中源地址的数量*/

    __u32 sl_addr[0]; /*源地址列表*/

    };

    q 成员参数sl_addr表示是源地址列表;

    q 成员参数sl_count表示是源地址列表中源地址的数量;

    q 成员参数sl_max表示是当前sl_addr数组的最大可容纳量(不确定)。

    4.选项IP_ADD_MEMBERSHIP

    选项IP_ADD_MEMBERSHIP用于把一个本地的IP地址加入到一个多播组,在内核中其处理过程如图11.8所 示,在应用层调用函数setsockopt()函数的选项IP_ADD_MEMBE- RSHIP后,内核的处理过程如下,主要调用了函数ip_mc_join_group()。

     选项IP_ADD_MEMBERSHIP的内核处理过程

    (1)将用户数据复制如内核。

    (2)判断广播IP地址是否合法。

    (3)查找IP地址对应的网络接口。

    (4)查找多播列表中是否已经存在多播地址。

    (5)将此多播地址加入列表。

    (6)返回处理值。

    5.选项IP_DROP_MEMBERSHIP

    选项IP_DROP_MEMBERSHIP用于把一个本地的IP地址从一个多播组中取出,在内核中其处理过程如图 11.9所示,在应用层调用setsockopt()函数的选项IP_DROP_ MEMBERSHIP后,内核的处理过程如下,主要调用了函数ip_mc_leave_group()。

     

     选项IP_DROP_MEMBERSHIP的内核处理过程

    (1)将用户数据复制入内核。

    (2)查找IP地址对应的网络接口。

    (3)查找多播列表中是否已经存在多播地址。

    (4)将此多播地址从源地址中取出。

    (5)将此地址结构从多播列表中取出。

    (6)返回处理值。

    一个多播例子的服务器端

    下面是一个多播服务器的例子。多播服务器的程序设计很简单,建立一个数据包套接字,选定多播的IP地址和端口,直接向此多播地址发送数据就可以了。多播服务器的程序设计,不需要服务器加入多播组,可以直接向某个多播组发送数据。

    下面的例子持续向多播IP地址"224.0.0.88"的8888端口发送数据"BROADCAST TEST DATA",每发送一次间隔5s。

    /*

    *broadcast_server.c - 多播服务程序

    */

    #define MCAST_PORT    8888;

    #define MCAST_ADDR    "224.0.0.88"/ /*一个局部连接多播地址,路由器不进行转发*/

    #define MCAST_DATA    "BROADCAST TEST DATA" /*多播发送的数据*

    #define MCAST_INTERVAL    5 /*发送间隔时间*/

    int main(int argc, char*argv)

    {

    int s;

    struct sockaddr_in    mcast_addr;

    s = socket(AF_INET,    SOCK_DGRAM, 0); /*建立套接字*/

    if (s == -1)

    {

    perror("socket()");

    return -1;

    }

    memset(&mcast_addr,    0, sizeof(mcast_addr));/*初始化IP多播地址为0*/

    mcast_addr.sin_family =    AF_INET; /*设置协议族类行为AF*/

    mcast_addr.sin_addr.s_addr    = inet_addr(MCAST_ADDR);/*设置多播IP地址*/

    mcast_addr.sin_port =    htons(MCAST_PORT); /*设置多播端口*/

    /*向多播地址发送数据*/

    while(1) {

    int n = sendto(s, /*套接字描述符*/

    MCAST_DATA, /*数据*/

    sizeof(MCAST_DATA), /*长度*/

    0,

    (struct sockaddr*)&mcast_addr,

    sizeof(mcast_addr)) ;

    if( n < 0)

    {

    perror("sendto()");

    return -2;

    }

    sleep(MCAST_INTERVAL);    /*等待一段时间*/

    }

    return 0;

    }

    11.3.6 一个多播例子的客户端

    多播组的IP地址为224.0.0.88,端口为8888,当客户端接收到多播的数据后将打印 出来。

    客户端只有在加入多播组后才能接受多播组的数据,因此多播客户端在接收多播组的数据之前需要先加入多播组,当接收完毕后要退出多播组。

    /*

    *broadcast_client.c - 多播的客户端

    */

    #define MCAST_PORT    8888;

    #define MCAST_ADDR    "224.0.0.88" /*一个局部连接多播地址,路由器不进行转发*/

    #define MCAST_INTERVAL    5 /*发送间隔时间*/

    #define BUFF_SIZE 256 /*接收缓冲区大小*/

    int main(int argc, char*argv[])

    {

    int s; /*套接字文件描述符*/

    struct sockaddr_in    local_addr; /*本地地址*/

    int err = -1;

    s = socket(AF_INET,    SOCK_DGRAM, 0); /*建立套接字*/

    if (s == -1)

    {

    perror("socket()");

    return -1;

    }

    /*初始化地址*/

    memset(&local_addr,    0, sizeof(local_addr));

    local_addr.sin_family =    AF_INET;

    local_addr.sin_addr.s_addr    = htonl(INADDR_ANY);

    local_addr.sin_port =    htons(MCAST_PORT);

    /*绑定socket*/

    err = bind(s,(struct    sockaddr*)&local_addr, sizeof(local_addr))    ;

    if(err < 0)

    {

    perror("bind()");

    return -2;

    }

    /*设置回环许可*/

    int loop = 1;

    err =    setsockopt(s,IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_LOOP,&loop, sizeof(loop));

    if(err < 0)

    {

    perror("setsockopt():IP_MULTICAST_LOOP");

    return -3;

    }

    struct ip_mreq mreq; /*加入广播组*/

    mreq.imr_multiaddr.s_addr    = inet_addr(MCAST_ADDR); /*广播地址*/

    mreq.imr_interface.s_addr    = htonl(INADDR_ANY); /*网络接口为默认*/

    /*将本机加入广播组*/

    err = setsockopt(s,    IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof
        (mreq));

    if (err < 0)

    {

    perror("setsockopt():IP_ADD_MEMBERSHIP");

    return -4;

    }

    int times = 0;

    int addr_len = 0;

    char buff[BUFF_SIZE];

    int n = 0;

    /*循环接收广播组的消息,5次后退出*/

    for(times =    0;times<5;times++)

    {

    addr_len =    sizeof(local_addr);

    memset(buff, 0,    BUFF_SIZE); /*清空接收缓冲区*/

    /*接收数据*/

    n = recvfrom(s, buff,    BUFF_SIZE, 0,(struct sockaddr*)&local_addr,
        &addr_len);

    if( n== -1)

    {

    perror("recvfrom()");

    }

    /*打印信息*/

    printf("Recv %dst    message from server:%s\n", times, buff);

    sleep(MCAST_INTERVAL);

    }

    /*退出广播组*/

    err = setsockopt(s,    IPPROTO_IP, IP_DROP_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof
        (mreq));

    close(s);

    return 0;

    }

     

    广播

    前面介绍的TCP/IP知识都是基于单播,即一对一的方式,本节介绍一对多的广播方式。广播是由一个主机发向一个网络上所有主机的操作方式。例如在一个局域网内进行广播,同一子网内的所有主机都可以收到此广播发送的数据。

    广播的IP地址

    要使用广播,需要了解IPv4特定的广播地址。IP地址分为左边的网络ID部分以及右边的主机ID部分。广播地址所用的IP地址将表示主机ID的位全部设置为1。网卡正确配置以后,可以用下面的命令来显示所选用接口的广播地址。

    # ifconfig eth0

    eth0 Link    encap:Ethernet HWaddr 00:A0:4B:06:F4:8D

    inet addr:192.168.0.1    Bcast:192.168.0.255 Mask:255.255.255.0

    UP BROADCAST RUNNING    PROMISC MULTICAST MTU:1500 Metric:1

    RX packets:1955    errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:31

    TX packets:1064    errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

    collisions:0    txqueuelen:100

    Interrupt:9    Baseaddress:0xe400

    第二行输出信息说明eth0网络接口的广播地址为192.168.0.255。这个广播IP地址的前3个字节为网络ID,即192.168.0。这个地址的主机ID部分为255,值255是表示主机ID全为1的十进制数。

    广播地址255.255.255.255是一种特殊的广播地址,这种格式的广播地址是向全世界进行广播,但是却有更多的限制。一般情况下,这种广播类型不会被路由器路由,而一个更为特殊的广播地址,例如192.168.0.255也许会被路由,这取决于路由器的配置。

    通用的广播地址在不同的环境中的含义不同。例如,IP地址255.255.255.255,一些UNIX系统将其解释为在主机的所有网络接口上进行广播,而有的UNIX内核只会选择其中的一个接口进行广播。当一个主机有多个网卡时,这就会成为一个问题。

    如果必须向每个网络接口广播,程序在广播之前应执行下面的步骤。

    (1)确定下一个或第一个接口名字。

    (2)确定接口的广播地址。

    (3)使用这个广播地址进行广播。

    (4)对于系统中其余的活动网络接口重复执行步骤(1)~步骤(3)。

    在执行完这些步骤以后,就可以认为已经对每一个接口进行广播。

    广播与单播的比较

    广播和单播的处理过程是不同的,单播的数据只是收发数据的特定主机进行处理,而广播的数据整个局域网都进行处理。

    例如在一个以太网上有3个主机,主机的配置如表11.4所示。

    表11.4 某局域网中主机的配置情况

    主 机

    A

    B

    C

    IP地址

    192.168.1.150

    192.168.1.151

    192.168.1.158

    MAC地址

    00:00:00:00:00:01

    00:00:00:00:00:02

    00:00:00:00:00:03

    单播的示意图如图11.3所示,主机A向主机B发送UDP数据报,发送的目的IP为192.168.1.151,端口为 80,目的MAC地址为00:00:00:00:00:02。此数据经过UDP层、IP层,到达数据链路层,数据在整个以太网上传播,在此层中其他主机会 判断目的MAC地址。主机C的MAC地址为00:00:00:00:00:03,与目的MAC地址00:00:00:00:00:02不匹配,数据链路层 不会进行处理,直接丢弃此数据。

     

    单播的以太网示意图

    主机B的MAC地址为00:00:00:00:00:02,与目的MAC地址00:00:00:00:00:02一致,此数据会经过IP层、UDP层,到达接收数据的应用程序。

    广播的示意图如图11.4所示,主机A向整个网络发送广播数据,发送的目的IP为192.168.1.255,端口为 80,目的MAC地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF。此数据经过UDP层、IP层,到达数据链路层,数据在整个以太网上传播,在此层中其他主机会 判断目的MAC地址。由于目的MAC地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF,主机C和主机B会忽略MAC地址的比较(当然,如果协议栈不支持广播,则 仍然比较MAC地址),处理接收到的数据。

    主机B和主机C的处理过程一致,此数据会经过IP层、UDP层,到达接收数据的应用程序。

     

    广播的示例

    本节中是一个服务器地址发现的代码,假设服务器为A,客户端为B。客户端在某个局域网启动的时候,不知道本局域网内是否 有适合的服务器存在,它会使用广播在本局域网内发送特定协议的请求,如果有服务器响应了这种请求,则使用响应请求的IP地址进行连接,这是一种服务器/客 户端自动发现的常用方法。

    1.广播例子简介

    如图11.5所示为使用广播的方法发现局域网上服务器的IP地址。服务器在局域网上侦听,当有数据到来的时候,判断数据 是否有关键字IP_FOUND,当存在此关键字的时候,发送IP_FOUND_ACK到客户端。客户端判断是否有服务器的响应IP_FOUND请求,并判 断响应字符串是否包含IP_FOUND_ACK来确定局域网上是否存在服务器,如果有服务器的响应,则根据recvfrom()函数的from变量可以获 得服务器的IP地址。

                                                                                                        

    11.5 利用广播进行服务器IP地址的发现

    2.广播的服务器端代码

    服务器的代码如下,服务器等待客户端向某个端口发送数据,如果数据的格式正确,则服务器会向客户端发送响应数据。

    01

    02 #define IP_FOUND    "IP_FOUND" /*IP发现命令*/

    03 #define IP_FOUND_ACK    "IP_FOUND_ACK" /*IP发现应答命令*/

    04 void HandleIPFound(void*arg)

    05 {

    06 #define BUFFER_LEN    32

    07 int ret = -1;

    08 SOCKET sock = -1;

    09 struct sockaddr_in    local_addr; /*本地地址*/

    10 struct sockaddr_in    from_addr; /*客户端地址*/

    11 int from_len;

    12 int count = -1;

    13 fd_set readfd;

    14 char    buff[BUFFER_LEN];

    15 struct timeval    timeout;

    16 timeout.tv_sec = 2;    /*超时时间2s*/

    17 timeout.tv_usec = 0;

    18

    19    DBGPRINT("==>HandleIPFound\n");

    20

    21 sock =    socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); /*建立数据报套接字*/

    22 if( sock < 0 )

    23 {

    24    DBGPRINT("HandleIPFound: socket init error\n");

    25 return;

    26 }

    27

    28 /*数据清零*/

    29 memset((void*)&local_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
        /*清空内存内容*/

    30    local_addr.sin_family = AF_INET; /*协议族*/

    31    local_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);/*本地地址*/

    32 local_addr.sin_port    = htons(MCAST_PORT); /*侦听端口*/

    33 /*绑定*/

    34 ret = bind(sock,    (struct sockaddr*)&local_addr, sizeof(local_
        addr));

    35 if(ret != 0)

    36 {

    37    DBGPRINT("HandleIPFound:bind error\n");

    38 return;

    39 }

    40

    41 /*主处理过程*/

    42 while(1)

    43 {

    44 /*文件描述符集合清零*/

    45    FD_ZERO(&readfd);

    46 /*将套接字文件描述符加入读集合*/

    47 FD_SET(sock,    &readfd);

    48 /*select侦听是否有数据到来*/

    49 ret =    selectsocket(sock+1, &readfd, NULL, NULL, &timeout);

    50 switch(ret)

    51 {

    52 case -1:

    53 /*发生错误*/

    54 break;

    55 case 0:

    56 /*超时*/

    57 //超时所要执行的代码

    58

    59 break;

    60 default:

    61 /*有数据到来*/

    62 if( FD_ISSET( sock,    &readfd ) )

    63 {

    64 /*接收数据*/

    65 count = recvfrom(    sock, buff, BUFFER_LEN, 0,
        ( struct sockaddr*) &from_addr, &from_len );

    66 DBGPRINT( "Recv    msg is %s\n", buff );

    67 if( strstr( buff,    IP_FOUND ) )
        /*判断是否吻合*/

    68 {

    69 /*将应答数据复制进去*/

    70 memcpy(buff,    IP_FOUND_ACK,strlen(IP_
        FOUND_ACK)+1);

    71 /*发送给客户端*/

    72 count = sendto(    sock, buff, strlen( buff ),
        0, ( struct sockaddr*) &from_addr, from_
        len );

    73 }

    74 }

    75 }

    76 }

    77    PRINT("<==HandleIPFound\n");

    78

    79 return;

    80 }

    服务器端分为如下步骤:

    q 第16行和第17行定义了服务器等待的超时时间,为2s。

    q 第29行将地址结构清零。

    q 第30行定义地址协议族为AF_INET。

    q 第31行设置IP地址为任意本地地址。

    q 第32行设置侦听的端口。

    q 第34行将本地的地址绑定到一个套接字文件描述符上。

    q 第42行开始为主处理过程,使用select函数,按照2s的超时时间侦听是否有数据到来。

    q 第45行文件描述符集合清零。

    q 第47行将套接字文件描述符加入读集合。

    q 第49行select侦听是否有数据到来。

    q 第50行查看select的返回值。

    q 第52行select发生错误。

    q 第55行select超时。

    q 第60行有可读的数据到来。

    q 第65行接收数据。

    q 第67行查看接收到的数据是否匹配。

    q 第70行复制响应数据。

    q 第72行发送响应数据到客户端。

    3.广播的客户端代码

    广播的客户端函数代码如下,客户端向服务器端发送命令IP_FOUND,并等待服务器端的回复,如果有服务器回复,则向服务器发送IP_FOUND_ACK,否则发送10遍后退出。

    01 #define IP_FOUND    "IP_FOUND" /*IP发现命令*/

    02 #define IP_FOUND_ACK    "IP_FOUND_ACK" /*IP发现应答命令*/

    03 #define IFNAME    "eth0"

    04 void IPFound(void*arg)

    05 {

    06 #define BUFFER_LEN    32

    07 int ret = -1;

    08 SOCKET sock = -1;

    09 int so_broadcast =    1;

    10 struct ifreq ifr;

    11 struct sockaddr_in    broadcast_addr; /*本地地址*/

    12 struct sockaddr_in    from_addr; /*服务器端地址*/

    13 int from_len;

    14 int count = -1;

    15 fd_set readfd;

    16 char    buff[BUFFER_LEN];

    17 struct timeval    timeout;

    18 timeout.tv_sec = 2;    /*超时时间2s*/

    19 timeout.tv_usec = 0;

    20

    21

    22 sock =    socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);/*建立数据报套接字*/

    23 if( sock < 0 )

    24 {

    25    DBGPRINT("HandleIPFound: socket init error\n");

    26 return;

    27 }

    28 /*将需要使用的网络接口字符串名字复制到结构中*/

    29    strcpy(ifr.ifr_name,IFNAME,strlen(IFNAME));

    30 /*发送命令,获取网络接口的广播地址*/

    31    if(ioctl(sock,SIOCGIFBRDADDR,&ifr) == -1)

    32 perror("ioctl    error"),exit(1);

    33 /*将获得的广播地址复制给变量broadcast_addr*/

    34    memcpy(&broadcast_addr, &ifr.ifr_broadaddr, sizeof(struct
        sockaddr_in ));

    35    broadcast_addr.sin_port = htons(MCAST_PORT);/*设置广播端口*/

    36

    37 /*设置套接字文件描述符sock为可以进行广播操作*/

    38 ret =    setsockopt(sock,

    39 SOL_SOCKET,

    40 SO_BROADCAST,

    41 &so_broadcast,

    42 sizeof    so_broadcast);

    43

    44 /*主处理过程*/

    45 int times = 10;

    46 int i = 0;

    47    for(i=0;i<times;i++)

    48 {

    49 /*广播发送服务器地址请求*/

    50 ret = sendto(sock,

    51 IP_FOUND,

    52 strlen(IP_FOUND),

    53 0,

    54 (struct sockaddr*)&broadcast_addr,

    55 sizeof(broadcast_addr));

    56 if(ret == -1){

    57 continue;

    58 }

    59 /*文件描述符集合清零*/

    60    FD_ZERO(&readfd);

    61 /*将套接字文件描述符加入读集合*/

    62 FD_SET(sock,    &readfd);

    63 /*select侦听是否有数据到来*/

    64 ret =    selectsocket(sock+1, &readfd, NULL, NULL, &timeout);

    65 switch(ret)

    66 {

    67 case -1:

    68 /*发生错误*/

    69 break;

    70 case 0:

    71 /*超时*/

    72 //超时所要执行的代码

    73

    74 break;

    75 default:

    76 /*有数据到来*/

    77 if( FD_ISSET( sock,    &readfd ) )

    78 {

    79 /*接收数据*/

    80 count = recvfrom(    sock, buff, BUFFER_LEN, 0,
        ( struct sockaddr*) &from_addr, &from_len );

    81 DBGPRINT( "Recv    msg is %s\n", buff );

    82 if(strstr(buff,    IP_FOUND_ACK))/*判断是否吻合*/

    83 {

    84 printf("found    server, IP is %s\n",inet_ntoa
        (from_addr.sin_addr));

    85 }

    86 break;/*成功获得服务器地址,退出*/

    07 }

    08 }

    09 }

    90 return;

    91 }

    客户端分为如下步骤:

    q 第18行和第19行定义了服务器等待的超时时间,为2s。

    q 第22行建立数据报套接字。

    q 第29行复制网络接口名称。

    q 第31行获得与网络接口名称对应的广播地址。

    q 第34行和第35行设置广播的地址和端口。

    q 第38~42行设置可广播地址,因为默认情况下是不可广播的。

    q 第47行开始为主处理过程,发送多次广播数据,查看网络上是否有服务器存在。

    q 第50~55行发送服务器请求到整个局域网上。

    q 第60行文件描述符集合清零。

    q 第62行将套接字文件描述符加入读集合。

    q 第64行select侦听是否有数据到来。

    q 第65行查看select的返回值。

    q 第67行select发生错误。

    q 第70行select超时。

    q 第75行有可读的数据到来。

    q 第65行接收数据。

    q 第80行查看接收到的数据是否匹配。

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  • UDP 单播 组播 广播

    2013-07-01 19:46:41
    多播广播是用于建立分步式系统:例如网络游戏、ICQ...1、组播和广播需要在局域网内才能实现,另外得查看linux系统是否支持多播和广播:# ifconfig UP BROADCAST MULTICAST MTU:1500 跃点数:1说明该网卡支持 2、发送
    多播广播是用于建立分步式系统:例如网络游戏、ICQ聊天构建、远程视频会议系统的重要工具。使用多播广播的程序和UDP向单个介绍方发送信息的程序相似。区别在于多播广播程序使用特殊的多播IP地址。
    

    1、组播和广播需要在局域网内才能实现,另外得查看linux系统是否支持多播和广播:# ifconfig
    UP BROADCAST MULTICAST MTU:1500
    跃点数:1说明该网卡支持
    2
    、发送多播包的主机需要设置网关,否则运行sendto()会出现"network is unreachable",网卡可以随便设置,但是一定要设。还要添加路由240.0.0.0,即:
    route add -net 224.0.0.0 netmask 240.0.0.0 dev eth0
    route add default gw "192.168.40.1 " dev eth0
    3
    、出现:“setsockopt:No such device”。的提示,说明多播IP设置出现问题,系统所需要的uint32_t格式的网络地址的开头不是1110,检验通不过。解决办法:在把地址字符串"*.*.*.*"转化为uint32_t时采用htonl(inet_network(“*.*.*.*”))或者inet_aton数,inet_aton(GRUPO, &srv.sin_addr)

      例如本地计算机的的IP地址是:127.0.0.1二它的多播地址是: 224.0.0.1。这是由RCF 1390定义的。为发送IP多播数据,发送者需要确定一个合适的多播地址,这个地址代表一个组。IPv4多播地址采用DIP地址确定多播的组。在Internet中,多播地址范围是从224.0.0.0234.255.255.255。其中比较重要的地址有:

    224.0.0.1 网段中所有支持多播的主机

    224.0.0.2 网段中所有支持多播的路由器

    224.0.0.4 网段中所有的DVMRP路由器

    224.0.0.5 所有的OSPF路由器

    224.0.0.6 所有的OSPF指派路由器

    224.0.0.9 所有RIPv2路由器

    IPv6地址空间中有1/256的地址空间分配给多播地址。一个FF11111111)值标识该地址是多播地址。标识段高三位始终设置为0并保留。第四位T标识设置为0时表示一个永久分配的多播地址。T标识设置为1时,表示非永久分配的多播地址,这种地址作为一个临时的多播地址。

      在默认状态下,大多Linux发行版本关闭的对多播IP的支持。为了在Linux系统使用多播套接口,需要从新配置和编译Linux内核。下面看一下配置步骤:

    1.cd /usr/src/linux

    2.make menuconfig

    3.选择网络选项

    4.选中IPEnable Multicasting IP一项

    5.保存并从menuconfig退出

    6.运行:make depmake cleanmake bzlmage

    7.cpvmlinuzvdimLz_good

    8.cparch/i386/boot/zImagevmlinzz

    9.cdetc

    10.编辑liloconf,加入针对/vmlinuz_good的内核新选项

    11.运行li1o

    Linux内核编译后,以超级用户身份运行命令:router add –net 224.0.0.0 netmask 224.0.0.0 dev lo

      核实命令是否加入系统,运行命令:

    #route –eKernel IP      routing table

    Destination     gatewary   Genmask       Flags  MSS       Window irtt Iface

    10.0.0.0        *         255.255.255.0  U          0     0      0        eth0

    127.0.0.0       *         255.0.0.0      U     0          0      0    lo

    BASE_ADDRESS>MC *         240.0.0.0      U     0          0      0     lo

    Default         10.0.0.1   0.0.0.0       UG    0          0      0     eth0

      其中出现多播地址: 224.0.0.1。就表示配置成功了

    单 播用于两个主机之间的端对端通信,广播用于一个主机对整个局域网上所有主机上的数据通信。单播和广播是两个极端,要么对一个主机进行通信,要么对整个局域    网上的主机进行通信。实际情况下,经常需要对一组特定的主机进行通信,而不是整个局域网上的所有主机,这就是多播的用途。

    多播的概念

    多播,也称为“组播”,将网络中同一业务类型主机进行了逻辑上的分组,进行数据收发的时候其数据仅仅在同一分组中进行,其他的主机没有加入此分组不能收发对应的 数据。

    在 广域网上广播的时候,其中的交换机和路由器只向需要获取数据的主机复制并转发数据。主机可以向路由器请求加入或退出某个组,网络中的路由器和交换机有选择    地复制并传输数据,将数据仅仅传输给组内的主机。多播的这种功能,可以一次将数据发送到多个主机,又能保证不影响其他不需要(未加入组)的主机的其他通 信。

    相对于传统的一对一的单播,多播具有如下的优点:

    q 具有同种业务的主机加入同一数据流,共享同一通道,节省了带宽和服务器的优点,具有广播的优点而又没有广播所需要的带宽。

    q 服务器的总带宽不受客户端带宽的限制。由于组播协议由接收者的需求来确定是否进行数据流的转发,所以服务器端的带宽是常量,与客户端的数量无关。

    q 与单播一样,多播是允许在广域网即Internet上进行传输的,而广播仅仅在同一局域网上才能进行。

    组播的缺点:

    q 多播与单播相比没有纠错机制,当发生错误的时候难以弥补,但是可以在应用层来实现此种功能。

    q 多播的网络支持存在缺陷,需要路由器及网络协议栈的支持。

    多播的应用主要有网上视频、网上会议等。

    广域网的多播

    多播的地址是特定的,D类地址用于多播。D类IP地址就是多播IP地址,即224.0.0.0至239.255.255.255之间的IP地址,并被划分为局部连接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址3类:

    q 局部多播地址:在224.0.0.0~224.0.0.255之间,这是为路由协议和其他用途保留的地址,路由器并不转发属于此范围的IP包。

    q 预留多播地址:在224.0.1.0~238.255.255.255之间,可用于全球范围(如Internet)或网络协议。

    q 管理权限多播地址:在239.0.0.0~239.255.255.255之间,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。

    多播的编程

    多播的程序设计使用setsockopt()函数和getsockopt()函数来实现,组播的选项是IP层的,其选项值和含义参见11.5所示。

    表11.5 多播相关的选项

    getsockopt()/setsockopt()的选项

    含 义

    IP_MULTICAST_TTL

    设置多播组数据的TTL值

    IP_ADD_MEMBERSHIP

    在指定接口上加入组播组

    IP_DROP_MEMBERSHIP

    退出组播组

    IP_MULTICAST_IF

    获取默认接口或设置接口

    IP_MULTICAST_LOOP

    禁止组播数据回送

    1.选项IP_MULTICASE_TTL

    选项IP_MULTICAST_TTL允许设置超时TTL,范围为0~255之间的任何值,例如:

    unsigned char ttl=255;

    setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,&ttl,sizeof(ttl));

    2.选项IP_MULTICAST_IF

    选项IP_MULTICAST_IF用于设置组播的默认默认网络接口,会从给定的网络接口发送,另一个网络接口会忽略此数据。例如:

    struct in_addr addr;

    setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_IF,&addr,sizeof(addr));

    参数addr是希望多播输出接口的IP地址,使用INADDR_ANY地址回送到默认接口。

    默认情况下,当本机发送组播数据到某个网络接口时,在IP层,数据会回送到本地的回环接口,选项IP_MULTICAST_LOOP用于控制数据是否回送到本地的回环接口。例如:

    unsigned char loop;

    setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_LOOP,&loop,sizeof(loop));

    参数loop设置为0禁止回送,设置为1允许回送。

    选项IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBERSHIP

    加入或者退出一个组播组,通过选项IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBER- SHIP,对一个结构struct ip_mreq类型的变量进行控制,struct ip_mreq原型如下:

    struct ip_mreq

    {

    struct in_addr    imn_multiaddr; /*加入或者退出的广播组IP地址*/

    struct in_addr    imr_interface; /*加入或者退出的网络接口IP地址*/

    };

    选项IP_ADD_MEMBERSHIP用于加入某个广播组,之后就可以向这个广播组发送数据或者从广播组接收数据。此选项的值为mreq结构,成员imn_multiaddr是需要加入的广播组IP地址,成员imr_interface是本机需要加入广播组的网络接口IP地址。例如:

    struct ip_mreq mreq;

    setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));

    使用IP_ADD_MEMBERSHIP选项每次只能加入一个网络接口的IP地址到多播组,但并不是一个多播组仅允许一个主机IP地址加入,可以多次调用IP_ADD_MEMBERSHIP选项来实现多个IP地址加入同一个广播组,或者同一个IP地址加入多个广播组。当imr_ interface为INADDR_ANY时,选择的是默认组播接口。

    选项IP_DROP_MEMBERSHIP

    选项IP_DROP_MEMBERSHIP用于从一个广播组中退出。例如:

    struct ip_mreq mreq;

    setsockopt(s,IPPROTP_IP,IP_DROP_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(sreq));

    其中mreq包含了在IP_ADD_MEMBERSHIP中相同的值。

    多播程序设计的框架

    要进行多播的编程,需要遵从一定的编程框架,其基本顺序如图11.6所示。

    多播程序框架主要包含套接字初始化、设置多播超时时间、加入多播组、发送数据、接收数据以及从多播组中离开几个方面。其步骤如下:

    (1)建立一个socket。

    (2)然后设置多播的参数,例如超时时间TTL、本地回环许可LOOP等。

    (3)加入多播组。

    (4)发送和接收数据。

    (5)从多播组离开。

    内核中的多播

    多播的内核结构

    struct inet_sock {

    __u8 mc_ttl; /*多播TTL*/

    __u8 ...

    mc_loop:1; /*多播回环设置*/

    int mc_index; /*多播设备序号*/

    __be32 mc_addr; /*多播地址*/

    struct ip_mc_socklist *mc_list; /*多播群数组*/

    };

    q 结构成员mc_ttl用于控制多播的TTL;

    q 结构成员mc_loop表示是否回环有效,用于控制多播数据的本地发送;

    q 结构成员mc_index用于表示网络设备的序号;

    q 结构成员mc_addr用于保存多播的地址;

    q 结构成员mc_list用于保存多播的群组。

    1.结构ip_mc_socklist

    结构成员mc_list的原型为struct ip_mc_socklist,定义如下:

    struct ip_mc_socklist

    {

    struct ip_mc_socklist *next;

    struct ip_mreqn multi;

    unsigned int sfmode;            /*MCAST_{INCLUDE,EXCLUDE}*/

    struct ip_sf_socklist *sflist;

    };

    q 成员参数next指向链表的下一个节点。

    q 成员参数multi表示组信息,即在哪一个本地接口上,加入到哪一个多播组。

    q 成员参数sfmode是过滤模式,取值为 MCAST_INCLUDE或MCAST_EXCLUDE,分别表示只接收sflist所列出的那些源的多播数据报,和不接收sflist所列出的那些源的多播数据报。

    q 成员参数sflist是源列表。

    2.结构ip_mreqn

    multi成员的原型为结构struct ip_mreqn,定义如下:

    struct ip_mreqn

    {

    struct in_addr    imr_multiaddr; /*多播组的IP地址*/

    struct in_addr    imr_address; /*本地址网络接口的IP地址*/

    int imr_ifindex; /*网络接口序号*/

    };

    该结构体的两个成员分别用于指定所加入的多播组的组IP地址,和所要加入组的那个本地接口的IP地址。该命令字没有源过滤的功能,它相当于实现IGMPv1的多播加入服务接口。

    3.结构ip_sf_socklist

    成员sflist的原型为结构struct ip_sf_socklist,定义如下:

    struct ip_sf_socklist

    {

    unsigned int sl_max; /*当前sl_addr数组的最大可容纳量*/

    unsigned int sl_count;    /*源地址列表中源地址的数量*/

    __u32 sl_addr[0]; /*源地址列表*/

    };

    q 成员参数sl_addr表示是源地址列表;

    q 成员参数sl_count表示是源地址列表中源地址的数量;

    q 成员参数sl_max表示是当前sl_addr数组的最大可容纳量(不确定)。

    4.选项IP_ADD_MEMBERSHIP

    选项IP_ADD_MEMBERSHIP用于把一个本地的IP地址加入到一个多播组,在内核中其处理过程如图11.8所示,在应用层调用函数setsockopt()函数的选项IP_ADD_MEMBE- RSHIP后,内核的处理过程如下,主要调用了函数ip_mc_join_group()。

     选项IP_ADD_MEMBERSHIP的内核处理过程

    (1)将用户数据复制如内核。

    (2)判断广播IP地址是否合法。

    (3)查找IP地址对应的网络接口。

    (4)查找多播列表中是否已经存在多播地址。

    (5)将此多播地址加入列表。

    (6)返回处理值。

    5.选项IP_DROP_MEMBERSHIP

    选项IP_DROP_MEMBERSHIP用于把一个本地的IP地址从一个多播组中取出,在内核中其处理过程如图11.9所示,在应用层调用setsockopt()函数的选项IP_DROP_ MEMBERSHIP后,内核的处理过程如下,主要调用了函数ip_mc_leave_group()。

     

     选项IP_DROP_MEMBERSHIP的内核处理过程

    (1)将用户数据复制入内核。

    (2)查找IP地址对应的网络接口。

    (3)查找多播列表中是否已经存在多播地址。

    (4)将此多播地址从源地址中取出。

    (5)将此地址结构从多播列表中取出。

    (6)返回处理值。

    一个多播例子的服务器端

    下面是一个多播服务器的例子。多播服务器的程序设计很简单,建立一个数据包套接字,选定多播的IP地址和端口,直接向此多播地址发送数据就可以了。多播服务器的程序设计,不需要服务器加入多播组,可以直接向某个多播组发送数据。

    下面的例子持续向多播IP地址"224.0.0.88"的8888端口发送数据"BROADCAST TEST DATA",每发送一次间隔5s。

    /*

    *broadcast_server.c - 多播服务程序

    */

    #define MCAST_PORT    8888;

    #define MCAST_ADDR    "224.0.0.88"/ /*一个局部连接多播地址,路由器不进行转发*/

    #define MCAST_DATA    "BROADCAST TEST DATA" /*多播发送的数据*

    #define MCAST_INTERVAL    5 /*发送间隔时间*/

    int main(int argc, char*argv)

    {

    int s;

    struct sockaddr_in    mcast_addr;

    s = socket(AF_INET,    SOCK_DGRAM, 0); /*建立套接字*/

    if (s == -1)

    {

    perror("socket()");

    return -1;

    }

    memset(&mcast_addr,    0, sizeof(mcast_addr));/*初始化IP多播地址为0*/

    mcast_addr.sin_family =    AF_INET; /*设置协议族类行为AF*/

    mcast_addr.sin_addr.s_addr    = inet_addr(MCAST_ADDR);/*设置多播IP地址*/

    mcast_addr.sin_port =    htons(MCAST_PORT); /*设置多播端口*/

    /*向多播地址发送数据*/

    while(1) {

    int n = sendto(s, /*套接字描述符*/

    MCAST_DATA, /*数据*/

    sizeof(MCAST_DATA), /*长度*/

    0,

    (struct sockaddr*)&mcast_addr,

    sizeof(mcast_addr)) ;

    if( n < 0)

    {

    perror("sendto()");

    return -2;

    }

    sleep(MCAST_INTERVAL);    /*等待一段时间*/

    }

    return 0;

    }

    11.3.6 一个多播例子的客户端

    多播组的IP地址为224.0.0.88,端口为8888,当客户端接收到多播的数据后将打印 出来。

    客户端只有在加入多播组后才能接受多播组的数据,因此多播客户端在接收多播组的数据之前需要先加入多播组,当接收完毕后要退出多播组。

    /*

    *broadcast_client.c - 多播的客户端

    */

    #define MCAST_PORT    8888;

    #define MCAST_ADDR    "224.0.0.88" /*一个局部连接多播地址,路由器不进行转发*/

    #define MCAST_INTERVAL    5 /*发送间隔时间*/

    #define BUFF_SIZE 256 /*接收缓冲区大小*/

    int main(int argc, char*argv[])

    {

    int s; /*套接字文件描述符*/

    struct sockaddr_in    local_addr; /*本地地址*/

    int err = -1;

    s = socket(AF_INET,    SOCK_DGRAM, 0); /*建立套接字*/

    if (s == -1)

    {

    perror("socket()");

    return -1;

    }

    /*初始化地址*/

    memset(&local_addr,    0, sizeof(local_addr));

    local_addr.sin_family =    AF_INET;

    local_addr.sin_addr.s_addr    = htonl(INADDR_ANY);

    local_addr.sin_port =    htons(MCAST_PORT);

    /*绑定socket*/

    err = bind(s,(struct    sockaddr*)&local_addr, sizeof(local_addr))    ;

    if(err < 0)

    {

    perror("bind()");

    return -2;

    }

    /*设置回环许可*/

    int loop = 1;

    err =    setsockopt(s,IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_LOOP,&loop, sizeof(loop));

    if(err < 0)

    {

    perror("setsockopt():IP_MULTICAST_LOOP");

    return -3;

    }

    struct ip_mreq mreq; /*加入广播组*/

    mreq.imr_multiaddr.s_addr    = inet_addr(MCAST_ADDR); /*广播地址*/

    mreq.imr_interface.s_addr    = htonl(INADDR_ANY); /*网络接口为默认*/

    /*将本机加入广播组*/

    err = setsockopt(s,    IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof
        (mreq));

    if (err < 0)

    {

    perror("setsockopt():IP_ADD_MEMBERSHIP");

    return -4;

    }

    int times = 0;

    int addr_len = 0;

    char buff[BUFF_SIZE];

    int n = 0;

    /*循环接收广播组的消息,5次后退出*/

    for(times =    0;times<5;times++)

    {

    addr_len =    sizeof(local_addr);

    memset(buff, 0,    BUFF_SIZE); /*清空接收缓冲区*/

    /*接收数据*/

    n = recvfrom(s, buff,    BUFF_SIZE, 0,(struct sockaddr*)&local_addr,
        &addr_len);

    if( n== -1)

    {

    perror("recvfrom()");

    }

    /*打印信息*/

    printf("Recv %dst    message from server:%s\n", times, buff);

    sleep(MCAST_INTERVAL);

    }

    /*退出广播组*/

    err = setsockopt(s,    IPPROTO_IP, IP_DROP_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof
        (mreq));

    close(s);

    return 0;

    }

     

    广

    前面介绍的TCP/IP知识都是基于单播,即一对一的方式,本节介绍一对多的广播方式。广播是由一个主机发向一个网络上所有主机的操作方式。例如在一个局域网内进行广播,同一子网内的所有主机都可以收到此广播发送的数据。

    广播的IP地址

    要使用广播,需要了解IPv4特定的广播地址。IP地址分为左边的网络ID部分以及右边的主机ID部分。广播地址所用的IP地址将表示主机ID的位全部设置为1。网卡正确配置以后,可以用下面的命令来显示所选用接口的广播地址。

    # ifconfig eth0

    eth0 Link    encap:Ethernet HWaddr 00:A0:4B:06:F4:8D

    inet addr:192.168.0.1    Bcast:192.168.0.255 Mask:255.255.255.0

    UP BROADCAST RUNNING    PROMISC MULTICAST MTU:1500 Metric:1

    RX packets:1955    errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:31

    TX packets:1064    errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

    collisions:0    txqueuelen:100

    Interrupt:9    Baseaddress:0xe400

    第二行输出信息说明eth0网络接口的广播地址为192.168.0.255。这个广播IP地址的前3个字节为网络ID,即192.168.0。这个地址的主机ID部分为255,值255是表示主机ID全为1的十进制数。

    广播地址255.255.255.255是一种特殊的广播地址,这种格式的广播地址是向全世界进行广播,但是却有更多的限制。一般情况下,这种广播类型不会被路由器路由,而一个更为特殊的广播地址,例如192.168.0.255也许会被路由,这取决于路由器的配置。

    通用的广播地址在不同的环境中的含义不同。例如,IP地址255.255.255.255,一些UNIX系统将其解释为在主机的所有网络接口上进行广播,而有的UNIX内核只会选择其中的一个接口进行广播。当一个主机有多个网卡时,这就会成为一个问题。

    如果必须向每个网络接口广播,程序在广播之前应执行下面的步骤。

    (1)确定下一个或第一个接口名字。

    (2)确定接口的广播地址。

    (3)使用这个广播地址进行广播。

    (4)对于系统中其余的活动网络接口重复执行步骤(1)~步骤(3)。

    在执行完这些步骤以后,就可以认为已经对每一个接口进行广播。

    广播与单播的比较

    广播和单播的处理过程是不同的,单播的数据只是收发数据的特定主机进行处理,而广播的数据整个局域网都进行处理。

    例如在一个以太网上有3个主机,主机的配置如表11.4所示。

    表11.4 某局域网中主机的配置情况

    主 机

    A

    B

    C

    IP地址

    192.168.1.150

    192.168.1.151

    192.168.1.158

    MAC地址

    00:00:00:00:00:01

    00:00:00:00:00:02

    00:00:00:00:00:03

    单播的示意图如图11.3所示,主机A向主机B发送UDP数据报,发送的目的IP为192.168.1.151,端口为80,目的MAC地址为00:00:00:00:00:02。此数据经过UDP层、IP层,到达数据链路层,数据在整个以太网上传播,在此层中其他主机会判断目的MAC地址。主机C的MAC地址为00:00:00:00:00:03,与目的MAC地址00:00:00:00:00:02不匹配,数据链路层不会进行处理,直接丢弃此数据。

     

    单播的以太网示意图

    主机B的MAC地址为00:00:00:00:00:02,与目的MAC地址00:00:00:00:00:02一致,此数据会经过IP层、UDP层,到达接收数据的应用程序。

    广播的示意图如图11.4所示,主机A向整个网络发送广播数据,发送的目的IP为192.168.1.255,端口为80,目的MAC地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF。此数据经过UDP层、IP层,到达数据链路层,数据在整个以太网上传播,在此层中其他主机会判断目的MAC地址。由于目的MAC地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF,主机C和主机B会忽略MAC地址的比较(当然,如果协议栈不支持广播,则仍然比较MAC地址),处理接收到的数据。

    主机B和主机C的处理过程一致,此数据会经过IP层、UDP层,到达接收数据的应用程序。

     

    广播的示例

    本节中是一个服务器地址发现的代码,假设服务器为A,客户端为B。客户端在某个局域网启动的时候,不知道本局域网内是否有适合的服务器存在,它会使用广播在本局域网内发送特定协议的请求,如果有服务器响应了这种请求,则使用响应请求的IP地址进行连接,这是一种服务器/客户端自动发现的常用方法。

    1.广播例子简介

    如图11.5所示为使用广播的方法发现局域网上服务器的IP地址。服务器在局域网上侦听,当有数据到来的时候,判断数据是否有关键字IP_FOUND,当存在此关键字的时候,发送IP_FOUND_ACK到客户端。客户端判断是否有服务器的响应IP_FOUND请求,并判断响应字符串是否包含IP_FOUND_ACK来确定局域网上是否存在服务器,如果有服务器的响应,则根据recvfrom()函数的from变量可以获得服务器的IP地址。

                                                                                                        

    11.5 利用广播进行服务器IP地址的发现

    2.广播的服务器端代码

    服务器的代码如下,服务器等待客户端向某个端口发送数据,如果数据的格式正确,则服务器会向客户端发送响应数据。

    01

    02 #define IP_FOUND    "IP_FOUND" /*IP发现命令*/

    03 #define IP_FOUND_ACK    "IP_FOUND_ACK" /*IP发现应答命令*/

    04 void HandleIPFound(void*arg)

    05 {

    06 #define BUFFER_LEN    32

    07 int ret = -1;

    08 SOCKET sock = -1;

    09 struct sockaddr_in    local_addr; /*本地地址*/

    10 struct sockaddr_in    from_addr; /*客户端地址*/

    11 int from_len;

    12 int count = -1;

    13 fd_set readfd;

    14 char    buff[BUFFER_LEN];

    15 struct timeval    timeout;

    16 timeout.tv_sec = 2;    /*超时时间2s*/

    17 timeout.tv_usec = 0;

    18

    19    DBGPRINT("==>HandleIPFound\n");

    20

    21 sock =    socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); /*建立数据报套接字*/

    22 if( sock < 0 )

    23 {

    24    DBGPRINT("HandleIPFound: socket init error\n");

    25 return;

    26 }

    27

    28 /*数据清零*/

    29 memset((void*)&local_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
        /*清空内存内容*/

    30    local_addr.sin_family = AF_INET; /*协议族*/

    31    local_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);/*本地地址*/

    32 local_addr.sin_port    = htons(MCAST_PORT); /*侦听端口*/

    33 /*绑定*/

    34 ret = bind(sock,    (struct sockaddr*)&local_addr, sizeof(local_
        addr));

    35 if(ret != 0)

    36 {

    37    DBGPRINT("HandleIPFound:bind error\n");

    38 return;

    39 }

    40

    41 /*主处理过程*/

    42 while(1)

    43 {

    44 /*文件描述符集合清零*/

    45    FD_ZERO(&readfd);

    46 /*将套接字文件描述符加入读集合*/

    47 FD_SET(sock,    &readfd);

    48 /*select侦听是否有数据到来*/

    49 ret =    selectsocket(sock+1, &readfd, NULL, NULL, &timeout);

    50 switch(ret)

    51 {

    52 case -1:

    53 /*发生错误*/

    54 break;

    55 case 0:

    56 /*超时*/

    57 //超时所要执行的代码

    58

    59 break;

    60 default:

    61 /*有数据到来*/

    62 if( FD_ISSET( sock,    &readfd ) )

    63 {

    64 /*接收数据*/

    65 count = recvfrom(    sock, buff, BUFFER_LEN, 0,
        ( struct sockaddr*) &from_addr, &from_len );

    66 DBGPRINT( "Recv    msg is %s\n", buff );

    67 if( strstr( buff,    IP_FOUND ) )
        /*判断是否吻合*/

    68 {

    69 /*将应答数据复制进去*/

    70 memcpy(buff,    IP_FOUND_ACK,strlen(IP_
        FOUND_ACK)+1);

    71 /*发送给客户端*/

    72 count = sendto(    sock, buff, strlen( buff ),
        0, ( struct sockaddr*) &from_addr, from_
        len );

    73 }

    74 }

    75 }

    76 }

    77    PRINT("<==HandleIPFound\n");

    78

    79 return;

    80 }

    服务器端分为如下步骤:

    q 第16行和第17行定义了服务器等待的超时时间,为2s。

    q 第29行将地址结构清零。

    q 第30行定义地址协议族为AF_INET。

    q 第31行设置IP地址为任意本地地址。

    q 第32行设置侦听的端口。

    q 第34行将本地的地址绑定到一个套接字文件描述符上。

    q 第42行开始为主处理过程,使用select函数,按照2s的超时时间侦听是否有数据到来。

    q 第45行文件描述符集合清零。

    q 第47行将套接字文件描述符加入读集合。

    q 第49行select侦听是否有数据到来。

    q 第50行查看select的返回值。

    q 第52行select发生错误。

    q 第55行select超时。

    q 第60行有可读的数据到来。

    q 第65行接收数据。

    q 第67行查看接收到的数据是否匹配。

    q 第70行复制响应数据。

    q 第72行发送响应数据到客户端。

    3.广播的客户端代码

    广播的客户端函数代码如下,客户端向服务器端发送命令IP_FOUND,并等待服务器端的回复,如果有服务器回复,则向服务器发送IP_FOUND_ACK,否则发送10遍后退出。

    01 #define IP_FOUND    "IP_FOUND" /*IP发现命令*/

    02 #define IP_FOUND_ACK    "IP_FOUND_ACK" /*IP发现应答命令*/

    03 #define IFNAME    "eth0"

    04 void IPFound(void*arg)

    05 {

    06 #define BUFFER_LEN    32

    07 int ret = -1;

    08 SOCKET sock = -1;

    09 int so_broadcast =    1;

    10 struct ifreq ifr;

    11 struct sockaddr_in    broadcast_addr; /*本地地址*/

    12 struct sockaddr_in    from_addr; /*服务器端地址*/

    13 int from_len;

    14 int count = -1;

    15 fd_set readfd;

    16 char    buff[BUFFER_LEN];

    17 struct timeval    timeout;

    18 timeout.tv_sec = 2;    /*超时时间2s*/

    19 timeout.tv_usec = 0;

    20

    21

    22 sock =    socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);/*建立数据报套接字*/

    23 if( sock < 0 )

    24 {

    25    DBGPRINT("HandleIPFound: socket init error\n");

    26 return;

    27 }

    28 /*将需要使用的网络接口字符串名字复制到结构中*/

    29    strcpy(ifr.ifr_name,IFNAME,strlen(IFNAME));

    30 /*发送命令,获取网络接口的广播地址*/

    31    if(ioctl(sock,SIOCGIFBRDADDR,&ifr) == -1)

    32 perror("ioctl    error"),exit(1);

    33 /*将获得的广播地址复制给变量broadcast_addr*/

    34    memcpy(&broadcast_addr, &ifr.ifr_broadaddr, sizeof(struct
        sockaddr_in ));

    35    broadcast_addr.sin_port = htons(MCAST_PORT);/*设置广播端口*/

    36

    37 /*设置套接字文件描述符sock为可以进行广播操作*/

    38 ret =    setsockopt(sock,

    39 SOL_SOCKET,

    40 SO_BROADCAST,

    41 &so_broadcast,

    42 sizeof    so_broadcast);

    43

    44 /*主处理过程*/

    45 int times = 10;

    46 int i = 0;

    47    for(i=0;i<times;i++)

    48 {

    49 /*广播发送服务器地址请求*/

    50 ret = sendto(sock,

    51 IP_FOUND,

    52 strlen(IP_FOUND),

    53 0,

    54 (struct sockaddr*)&broadcast_addr,

    55 sizeof(broadcast_addr));

    56 if(ret == -1){

    57 continue;

    58 }

    59 /*文件描述符集合清零*/

    60    FD_ZERO(&readfd);

    61 /*将套接字文件描述符加入读集合*/

    62 FD_SET(sock,    &readfd);

    63 /*select侦听是否有数据到来*/

    64 ret =    selectsocket(sock+1, &readfd, NULL, NULL, &timeout);

    65 switch(ret)

    66 {

    67 case -1:

    68 /*发生错误*/

    69 break;

    70 case 0:

    71 /*超时*/

    72 //超时所要执行的代码

    73

    74 break;

    75 default:

    76 /*有数据到来*/

    77 if( FD_ISSET( sock,    &readfd ) )

    78 {

    79 /*接收数据*/

    80 count = recvfrom(    sock, buff, BUFFER_LEN, 0,
        ( struct sockaddr*) &from_addr, &from_len );

    81 DBGPRINT( "Recv    msg is %s\n", buff );

    82 if(strstr(buff,    IP_FOUND_ACK))/*判断是否吻合*/

    83 {

    84 printf("found    server, IP is %s\n",inet_ntoa
        (from_addr.sin_addr));

    85 }

    86 break;/*成功获得服务器地址,退出*/

    07 }

    08 }

    09 }

    90 return;

    91 }

    客户端分为如下步骤:

    q 第18行和第19行定义了服务器等待的超时时间,为2s。

    q 第22行建立数据报套接字。

    q 第29行复制网络接口名称。

    q 第31行获得与网络接口名称对应的广播地址。

    q 第34行和第35行设置广播的地址和端口。

    q 第38~42行设置可广播地址,因为默认情况下是不可广播的。

    q 第47行开始为主处理过程,发送多次广播数据,查看网络上是否有服务器存在。

    q 第50~55行发送服务器请求到整个局域网上。

    q 第60行文件描述符集合清零。

    q 第62行将套接字文件描述符加入读集合。

    q 第64行select侦听是否有数据到来。

    q 第65行查看select的返回值。

    q 第67行select发生错误。

    q 第70行select超时。

    q 第75行有可读的数据到来。

    q 第65行接收数据。

    q 第80行查看接收到的数据是否匹配。

    展开全文
  • 多播广播是用于建立分步式系统:例如网络游戏、ICQ...1、组播和广播需要在局域网内才能实现,另外得查看linux系统是否支持多播和广播:# ifconfig UP BROADCAST MULTICAST MTU:1500 跃点数:1说明该网卡支持 2、发送
    多播广播是用于建立分步式系统:例如网络游戏、ICQ聊天构建、远程视频会议系统的重要工具。使用多播广播的程序和UDP向单个介绍方发送信息的程序相似。区别在于多播广播程序使用特殊的多播IP地址。
    

    1、组播和广播需要在局域网内才能实现,另外得查看linux系统是否支持多播和广播:# ifconfig
    UP BROADCAST MULTICAST MTU:1500
    跃点数:1说明该网卡支持
    2
    、发送多播包的主机需要设置网关,否则运行sendto()会出现"network is unreachable",网卡可以随便设置,但是一定要设。还要添加路由240.0.0.0,即:
    route add -net 224.0.0.0 netmask 240.0.0.0 dev eth0
    route add default gw "192.168.40.1 " dev eth0
    3
    、出现:“setsockopt:No such device”。的提示,说明多播IP设置出现问题,系统所需要的uint32_t格式的网络地址的开头不是1110,检验通不过。解决办法:在把地址字符串"*.*.*.*"转化为uint32_t时采用htonl(inet_network(“*.*.*.*”))或者inet_aton数,inet_aton(GRUPO, &srv.sin_addr)

      例如本地计算机的的IP地址是:127.0.0.1二它的多播地址是: 224.0.0.1。这是由RCF 1390定义的。为发送IP多播数据,发送者需要确定一个合适的多播地址,这个地址代表一个组。IPv4多播地址采用DIP地址确定多播的组。在Internet中,多播地址范围是从224.0.0.0234.255.255.255。其中比较重要的地址有:

    224.0.0.1 网段中所有支持多播的主机

    224.0.0.2 网段中所有支持多播的路由器

    224.0.0.4 网段中所有的DVMRP路由器

    224.0.0.5 所有的OSPF路由器

    224.0.0.6 所有的OSPF指派路由器

    224.0.0.9 所有RIPv2路由器

    IPv6地址空间中有1/256的地址空间分配给多播地址。一个FF11111111)值标识该地址是多播地址。标识段高三位始终设置为0并保留。第四位T标识设置为0时表示一个永久分配的多播地址。T标识设置为1时,表示非永久分配的多播地址,这种地址作为一个临时的多播地址。

      在默认状态下,大多Linux发行版本关闭的对多播IP的支持。为了在Linux系统使用多播套接口,需要从新配置和编译Linux内核。下面看一下配置步骤:

    1.cd /usr/src/linux

    2.make menuconfig

    3.选择网络选项

    4.选中IPEnable Multicasting IP一项

    5.保存并从menuconfig退出

    6.运行:make depmake cleanmake bzlmage

    7.cpvmlinuzvdimLz_good

    8.cparch/i386/boot/zImagevmlinzz

    9.cdetc

    10.编辑liloconf,加入针对/vmlinuz_good的内核新选项

    11.运行li1o

    Linux内核编译后,以超级用户身份运行命令:router add –net 224.0.0.0 netmask 224.0.0.0 dev lo

      核实命令是否加入系统,运行命令:

    #route –eKernel IP      routing table

    Destination     gatewary   Genmask       Flags  MSS       Window irtt Iface

    10.0.0.0        *         255.255.255.0  U          0     0      0        eth0

    127.0.0.0       *         255.0.0.0      U     0          0      0    lo

    BASE_ADDRESS>MC *         240.0.0.0      U     0          0      0     lo

    Default         10.0.0.1   0.0.0.0       UG    0          0      0     eth0

      其中出现多播地址: 224.0.0.1。就表示配置成功了

    单 播用于两个主机之间的端对端通信,广播用于一个主机对整个局域网上所有主机上的数据通信。单播和广播是两个极端,要么对一个主机进行通信,要么对整个局域    网上的主机进行通信。实际情况下,经常需要对一组特定的主机进行通信,而不是整个局域网上的所有主机,这就是多播的用途。

    多播的概念

    多播,也称为“组播”,将网络中同一业务类型主机进行了逻辑上的分组,进行数据收发的时候其数据仅仅在同一分组中进行,其他的主机没有加入此分组不能收发对应的 数据。

    在 广域网上广播的时候,其中的交换机和路由器只向需要获取数据的主机复制并转发数据。主机可以向路由器请求加入或退出某个组,网络中的路由器和交换机有选择    地复制并传输数据,将数据仅仅传输给组内的主机。多播的这种功能,可以一次将数据发送到多个主机,又能保证不影响其他不需要(未加入组)的主机的其他通 信。

    相对于传统的一对一的单播,多播具有如下的优点:

    q 具有同种业务的主机加入同一数据流,共享同一通道,节省了带宽和服务器的优点,具有广播的优点而又没有广播所需要的带宽。

    q 服务器的总带宽不受客户端带宽的限制。由于组播协议由接收者的需求来确定是否进行数据流的转发,所以服务器端的带宽是常量,与客户端的数量无关。

    q 与单播一样,多播是允许在广域网即Internet上进行传输的,而广播仅仅在同一局域网上才能进行。

    组播的缺点:

    q 多播与单播相比没有纠错机制,当发生错误的时候难以弥补,但是可以在应用层来实现此种功能。

    q 多播的网络支持存在缺陷,需要路由器及网络协议栈的支持。

    多播的应用主要有网上视频、网上会议等。

    广域网的多播

    多播的地址是特定的,D类地址用于多播。D类IP地址就是多播IP地址,即224.0.0.0至239.255.255.255之间的IP地址,并被划分为局部连接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址3类:

    q 局部多播地址:在224.0.0.0~224.0.0.255之间,这是为路由协议和其他用途保留的地址,路由器并不转发属于此范围的IP包。

    q 预留多播地址:在224.0.1.0~238.255.255.255之间,可用于全球范围(如Internet)或网络协议。

    q 管理权限多播地址:在239.0.0.0~239.255.255.255之间,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。

    多播的编程

    多播的程序设计使用setsockopt()函数和getsockopt()函数来实现,组播的选项是IP层的,其选项值和含义参见11.5所示。

    表11.5 多播相关的选项

    getsockopt()/setsockopt()的选项

    含 义

    IP_MULTICAST_TTL

    设置多播组数据的TTL值

    IP_ADD_MEMBERSHIP

    在指定接口上加入组播组

    IP_DROP_MEMBERSHIP

    退出组播组

    IP_MULTICAST_IF

    获取默认接口或设置接口

    IP_MULTICAST_LOOP

    禁止组播数据回送

    1.选项IP_MULTICASE_TTL

    选项IP_MULTICAST_TTL允许设置超时TTL,范围为0~255之间的任何值,例如:

    unsigned char ttl=255;

    setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,&ttl,sizeof(ttl));

    2.选项IP_MULTICAST_IF

    选项IP_MULTICAST_IF用于设置组播的默认默认网络接口,会从给定的网络接口发送,另一个网络接口会忽略此数据。例如:

    struct in_addr addr;

    setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_IF,&addr,sizeof(addr));

    参数addr是希望多播输出接口的IP地址,使用INADDR_ANY地址回送到默认接口。

    默认情况下,当本机发送组播数据到某个网络接口时,在IP层,数据会回送到本地的回环接口,选项IP_MULTICAST_LOOP用于控制数据是否回送到本地的回环接口。例如:

    unsigned char loop;

    setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_LOOP,&loop,sizeof(loop));

    参数loop设置为0禁止回送,设置为1允许回送。

    选项IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBERSHIP

    加入或者退出一个组播组,通过选项IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBER- SHIP,对一个结构struct ip_mreq类型的变量进行控制,struct ip_mreq原型如下:

    struct ip_mreq

    {

    struct in_addr    imn_multiaddr; /*加入或者退出的广播组IP地址*/

    struct in_addr    imr_interface; /*加入或者退出的网络接口IP地址*/

    };

    选项IP_ADD_MEMBERSHIP用于加入某个广播组,之后就可以向这个广播组发送数据或者从广播组接收数据。此选项的值为mreq结构,成员imn_multiaddr是需要加入的广播组IP地址,成员imr_interface是本机需要加入广播组的网络接口IP地址。例如:

    struct ip_mreq mreq;

    setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));

    使用IP_ADD_MEMBERSHIP选项每次只能加入一个网络接口的IP地址到多播组,但并不是一个多播组仅允许一个主机IP地址加入,可以多次调用IP_ADD_MEMBERSHIP选项来实现多个IP地址加入同一个广播组,或者同一个IP地址加入多个广播组。当imr_ interface为INADDR_ANY时,选择的是默认组播接口。

    选项IP_DROP_MEMBERSHIP

    选项IP_DROP_MEMBERSHIP用于从一个广播组中退出。例如:

    struct ip_mreq mreq;

    setsockopt(s,IPPROTP_IP,IP_DROP_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(sreq));

    其中mreq包含了在IP_ADD_MEMBERSHIP中相同的值。

    多播程序设计的框架

    要进行多播的编程,需要遵从一定的编程框架,其基本顺序如图11.6所示。

    多播程序框架主要包含套接字初始化、设置多播超时时间、加入多播组、发送数据、接收数据以及从多播组中离开几个方面。其步骤如下:

    (1)建立一个socket。

    (2)然后设置多播的参数,例如超时时间TTL、本地回环许可LOOP等。

    (3)加入多播组。

    (4)发送和接收数据。

    (5)从多播组离开。

    内核中的多播

    多播的内核结构

    struct inet_sock {

    __u8 mc_ttl; /*多播TTL*/

    __u8 ...

    mc_loop:1; /*多播回环设置*/

    int mc_index; /*多播设备序号*/

    __be32 mc_addr; /*多播地址*/

    struct ip_mc_socklist *mc_list; /*多播群数组*/

    };

    q 结构成员mc_ttl用于控制多播的TTL;

    q 结构成员mc_loop表示是否回环有效,用于控制多播数据的本地发送;

    q 结构成员mc_index用于表示网络设备的序号;

    q 结构成员mc_addr用于保存多播的地址;

    q 结构成员mc_list用于保存多播的群组。

    1.结构ip_mc_socklist

    结构成员mc_list的原型为struct ip_mc_socklist,定义如下:

    struct ip_mc_socklist

    {

    struct ip_mc_socklist *next;

    struct ip_mreqn multi;

    unsigned int sfmode;            /*MCAST_{INCLUDE,EXCLUDE}*/

    struct ip_sf_socklist *sflist;

    };

    q 成员参数next指向链表的下一个节点。

    q 成员参数multi表示组信息,即在哪一个本地接口上,加入到哪一个多播组。

    q 成员参数sfmode是过滤模式,取值为 MCAST_INCLUDE或MCAST_EXCLUDE,分别表示只接收sflist所列出的那些源的多播数据报,和不接收sflist所列出的那些源的多播数据报。

    q 成员参数sflist是源列表。

    2.结构ip_mreqn

    multi成员的原型为结构struct ip_mreqn,定义如下:

    struct ip_mreqn

    {

    struct in_addr    imr_multiaddr; /*多播组的IP地址*/

    struct in_addr    imr_address; /*本地址网络接口的IP地址*/

    int imr_ifindex; /*网络接口序号*/

    };

    该结构体的两个成员分别用于指定所加入的多播组的组IP地址,和所要加入组的那个本地接口的IP地址。该命令字没有源过滤的功能,它相当于实现IGMPv1的多播加入服务接口。

    3.结构ip_sf_socklist

    成员sflist的原型为结构struct ip_sf_socklist,定义如下:

    struct ip_sf_socklist

    {

    unsigned int sl_max; /*当前sl_addr数组的最大可容纳量*/

    unsigned int sl_count;    /*源地址列表中源地址的数量*/

    __u32 sl_addr[0]; /*源地址列表*/

    };

    q 成员参数sl_addr表示是源地址列表;

    q 成员参数sl_count表示是源地址列表中源地址的数量;

    q 成员参数sl_max表示是当前sl_addr数组的最大可容纳量(不确定)。

    4.选项IP_ADD_MEMBERSHIP

    选项IP_ADD_MEMBERSHIP用于把一个本地的IP地址加入到一个多播组,在内核中其处理过程如图11.8所示,在应用层调用函数setsockopt()函数的选项IP_ADD_MEMBE- RSHIP后,内核的处理过程如下,主要调用了函数ip_mc_join_group()。

     选项IP_ADD_MEMBERSHIP的内核处理过程

    (1)将用户数据复制如内核。

    (2)判断广播IP地址是否合法。

    (3)查找IP地址对应的网络接口。

    (4)查找多播列表中是否已经存在多播地址。

    (5)将此多播地址加入列表。

    (6)返回处理值。

    5.选项IP_DROP_MEMBERSHIP

    选项IP_DROP_MEMBERSHIP用于把一个本地的IP地址从一个多播组中取出,在内核中其处理过程如图11.9所示,在应用层调用setsockopt()函数的选项IP_DROP_ MEMBERSHIP后,内核的处理过程如下,主要调用了函数ip_mc_leave_group()。

     

     选项IP_DROP_MEMBERSHIP的内核处理过程

    (1)将用户数据复制入内核。

    (2)查找IP地址对应的网络接口。

    (3)查找多播列表中是否已经存在多播地址。

    (4)将此多播地址从源地址中取出。

    (5)将此地址结构从多播列表中取出。

    (6)返回处理值。

    一个多播例子的服务器端

    下面是一个多播服务器的例子。多播服务器的程序设计很简单,建立一个数据包套接字,选定多播的IP地址和端口,直接向此多播地址发送数据就可以了。多播服务器的程序设计,不需要服务器加入多播组,可以直接向某个多播组发送数据。

    下面的例子持续向多播IP地址"224.0.0.88"的8888端口发送数据"BROADCAST TEST DATA",每发送一次间隔5s。

    /*

    *broadcast_server.c - 多播服务程序

    */

    #define MCAST_PORT    8888;

    #define MCAST_ADDR    "224.0.0.88"/ /*一个局部连接多播地址,路由器不进行转发*/

    #define MCAST_DATA    "BROADCAST TEST DATA" /*多播发送的数据*

    #define MCAST_INTERVAL    5 /*发送间隔时间*/

    int main(int argc, char*argv)

    {

    int s;

    struct sockaddr_in    mcast_addr;

    s = socket(AF_INET,    SOCK_DGRAM, 0); /*建立套接字*/

    if (s == -1)

    {

    perror("socket()");

    return -1;

    }

    memset(&mcast_addr,    0, sizeof(mcast_addr));/*初始化IP多播地址为0*/

    mcast_addr.sin_family =    AF_INET; /*设置协议族类行为AF*/

    mcast_addr.sin_addr.s_addr    = inet_addr(MCAST_ADDR);/*设置多播IP地址*/

    mcast_addr.sin_port =    htons(MCAST_PORT); /*设置多播端口*/

    /*向多播地址发送数据*/

    while(1) {

    int n = sendto(s, /*套接字描述符*/

    MCAST_DATA, /*数据*/

    sizeof(MCAST_DATA), /*长度*/

    0,

    (struct sockaddr*)&mcast_addr,

    sizeof(mcast_addr)) ;

    if( n < 0)

    {

    perror("sendto()");

    return -2;

    }

    sleep(MCAST_INTERVAL);    /*等待一段时间*/

    }

    return 0;

    }

    11.3.6 一个多播例子的客户端

    多播组的IP地址为224.0.0.88,端口为8888,当客户端接收到多播的数据后将打印 出来。

    客户端只有在加入多播组后才能接受多播组的数据,因此多播客户端在接收多播组的数据之前需要先加入多播组,当接收完毕后要退出多播组。

    /*

    *broadcast_client.c - 多播的客户端

    */

    #define MCAST_PORT    8888;

    #define MCAST_ADDR    "224.0.0.88" /*一个局部连接多播地址,路由器不进行转发*/

    #define MCAST_INTERVAL    5 /*发送间隔时间*/

    #define BUFF_SIZE 256 /*接收缓冲区大小*/

    int main(int argc, char*argv[])

    {

    int s; /*套接字文件描述符*/

    struct sockaddr_in    local_addr; /*本地地址*/

    int err = -1;

    s = socket(AF_INET,    SOCK_DGRAM, 0); /*建立套接字*/

    if (s == -1)

    {

    perror("socket()");

    return -1;

    }

    /*初始化地址*/

    memset(&local_addr,    0, sizeof(local_addr));

    local_addr.sin_family =    AF_INET;

    local_addr.sin_addr.s_addr    = htonl(INADDR_ANY);

    local_addr.sin_port =    htons(MCAST_PORT);

    /*绑定socket*/

    err = bind(s,(struct    sockaddr*)&local_addr, sizeof(local_addr))    ;

    if(err < 0)

    {

    perror("bind()");

    return -2;

    }

    /*设置回环许可*/

    int loop = 1;

    err =    setsockopt(s,IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_LOOP,&loop, sizeof(loop));

    if(err < 0)

    {

    perror("setsockopt():IP_MULTICAST_LOOP");

    return -3;

    }

    struct ip_mreq mreq; /*加入广播组*/

    mreq.imr_multiaddr.s_addr    = inet_addr(MCAST_ADDR); /*广播地址*/

    mreq.imr_interface.s_addr    = htonl(INADDR_ANY); /*网络接口为默认*/

    /*将本机加入广播组*/

    err = setsockopt(s,    IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof
        (mreq));

    if (err < 0)

    {

    perror("setsockopt():IP_ADD_MEMBERSHIP");

    return -4;

    }

    int times = 0;

    int addr_len = 0;

    char buff[BUFF_SIZE];

    int n = 0;

    /*循环接收广播组的消息,5次后退出*/

    for(times =    0;times<5;times++)

    {

    addr_len =    sizeof(local_addr);

    memset(buff, 0,    BUFF_SIZE); /*清空接收缓冲区*/

    /*接收数据*/

    n = recvfrom(s, buff,    BUFF_SIZE, 0,(struct sockaddr*)&local_addr,
        &addr_len);

    if( n== -1)

    {

    perror("recvfrom()");

    }

    /*打印信息*/

    printf("Recv %dst    message from server:%s\n", times, buff);

    sleep(MCAST_INTERVAL);

    }

    /*退出广播组*/

    err = setsockopt(s,    IPPROTO_IP, IP_DROP_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof
        (mreq));

    close(s);

    return 0;

    }

     

    广

    前面介绍的TCP/IP知识都是基于单播,即一对一的方式,本节介绍一对多的广播方式。广播是由一个主机发向一个网络上所有主机的操作方式。例如在一个局域网内进行广播,同一子网内的所有主机都可以收到此广播发送的数据。

    广播的IP地址

    要使用广播,需要了解IPv4特定的广播地址。IP地址分为左边的网络ID部分以及右边的主机ID部分。广播地址所用的IP地址将表示主机ID的位全部设置为1。网卡正确配置以后,可以用下面的命令来显示所选用接口的广播地址。

    # ifconfig eth0

    eth0 Link    encap:Ethernet HWaddr 00:A0:4B:06:F4:8D

    inet addr:192.168.0.1    Bcast:192.168.0.255 Mask:255.255.255.0

    UP BROADCAST RUNNING    PROMISC MULTICAST MTU:1500 Metric:1

    RX packets:1955    errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:31

    TX packets:1064    errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0

    collisions:0    txqueuelen:100

    Interrupt:9    Baseaddress:0xe400

    第二行输出信息说明eth0网络接口的广播地址为192.168.0.255。这个广播IP地址的前3个字节为网络ID,即192.168.0。这个地址的主机ID部分为255,值255是表示主机ID全为1的十进制数。

    广播地址255.255.255.255是一种特殊的广播地址,这种格式的广播地址是向全世界进行广播,但是却有更多的限制。一般情况下,这种广播类型不会被路由器路由,而一个更为特殊的广播地址,例如192.168.0.255也许会被路由,这取决于路由器的配置。

    通用的广播地址在不同的环境中的含义不同。例如,IP地址255.255.255.255,一些UNIX系统将其解释为在主机的所有网络接口上进行广播,而有的UNIX内核只会选择其中的一个接口进行广播。当一个主机有多个网卡时,这就会成为一个问题。

    如果必须向每个网络接口广播,程序在广播之前应执行下面的步骤。

    (1)确定下一个或第一个接口名字。

    (2)确定接口的广播地址。

    (3)使用这个广播地址进行广播。

    (4)对于系统中其余的活动网络接口重复执行步骤(1)~步骤(3)。

    在执行完这些步骤以后,就可以认为已经对每一个接口进行广播。

    广播与单播的比较

    广播和单播的处理过程是不同的,单播的数据只是收发数据的特定主机进行处理,而广播的数据整个局域网都进行处理。

    例如在一个以太网上有3个主机,主机的配置如表11.4所示。

    表11.4 某局域网中主机的配置情况

    主 机

    A

    B

    C

    IP地址

    192.168.1.150

    192.168.1.151

    192.168.1.158

    MAC地址

    00:00:00:00:00:01

    00:00:00:00:00:02

    00:00:00:00:00:03

    单播的示意图如图11.3所示,主机A向主机B发送UDP数据报,发送的目的IP为192.168.1.151,端口为80,目的MAC地址为00:00:00:00:00:02。此数据经过UDP层、IP层,到达数据链路层,数据在整个以太网上传播,在此层中其他主机会判断目的MAC地址。主机C的MAC地址为00:00:00:00:00:03,与目的MAC地址00:00:00:00:00:02不匹配,数据链路层不会进行处理,直接丢弃此数据。

     

    单播的以太网示意图

    主机B的MAC地址为00:00:00:00:00:02,与目的MAC地址00:00:00:00:00:02一致,此数据会经过IP层、UDP层,到达接收数据的应用程序。

    广播的示意图如图11.4所示,主机A向整个网络发送广播数据,发送的目的IP为192.168.1.255,端口为80,目的MAC地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF。此数据经过UDP层、IP层,到达数据链路层,数据在整个以太网上传播,在此层中其他主机会判断目的MAC地址。由于目的MAC地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF,主机C和主机B会忽略MAC地址的比较(当然,如果协议栈不支持广播,则仍然比较MAC地址),处理接收到的数据。

    主机B和主机C的处理过程一致,此数据会经过IP层、UDP层,到达接收数据的应用程序。

     

    广播的示例

    本节中是一个服务器地址发现的代码,假设服务器为A,客户端为B。客户端在某个局域网启动的时候,不知道本局域网内是否有适合的服务器存在,它会使用广播在本局域网内发送特定协议的请求,如果有服务器响应了这种请求,则使用响应请求的IP地址进行连接,这是一种服务器/客户端自动发现的常用方法。

    1.广播例子简介

    如图11.5所示为使用广播的方法发现局域网上服务器的IP地址。服务器在局域网上侦听,当有数据到来的时候,判断数据是否有关键字IP_FOUND,当存在此关键字的时候,发送IP_FOUND_ACK到客户端。客户端判断是否有服务器的响应IP_FOUND请求,并判断响应字符串是否包含IP_FOUND_ACK来确定局域网上是否存在服务器,如果有服务器的响应,则根据recvfrom()函数的from变量可以获得服务器的IP地址。

                                                                                                        

    11.5 利用广播进行服务器IP地址的发现

    2.广播的服务器端代码

    服务器的代码如下,服务器等待客户端向某个端口发送数据,如果数据的格式正确,则服务器会向客户端发送响应数据。

    01

    02 #define IP_FOUND    "IP_FOUND" /*IP发现命令*/

    03 #define IP_FOUND_ACK    "IP_FOUND_ACK" /*IP发现应答命令*/

    04 void HandleIPFound(void*arg)

    05 {

    06 #define BUFFER_LEN    32

    07 int ret = -1;

    08 SOCKET sock = -1;

    09 struct sockaddr_in    local_addr; /*本地地址*/

    10 struct sockaddr_in    from_addr; /*客户端地址*/

    11 int from_len;

    12 int count = -1;

    13 fd_set readfd;

    14 char    buff[BUFFER_LEN];

    15 struct timeval    timeout;

    16 timeout.tv_sec = 2;    /*超时时间2s*/

    17 timeout.tv_usec = 0;

    18

    19    DBGPRINT("==>HandleIPFound\n");

    20

    21 sock =    socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); /*建立数据报套接字*/

    22 if( sock < 0 )

    23 {

    24    DBGPRINT("HandleIPFound: socket init error\n");

    25 return;

    26 }

    27

    28 /*数据清零*/

    29 memset((void*)&local_addr, 0, sizeof(struct sockaddr_in));
        /*清空内存内容*/

    30    local_addr.sin_family = AF_INET; /*协议族*/

    31    local_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);/*本地地址*/

    32 local_addr.sin_port    = htons(MCAST_PORT); /*侦听端口*/

    33 /*绑定*/

    34 ret = bind(sock,    (struct sockaddr*)&local_addr, sizeof(local_
        addr));

    35 if(ret != 0)

    36 {

    37    DBGPRINT("HandleIPFound:bind error\n");

    38 return;

    39 }

    40

    41 /*主处理过程*/

    42 while(1)

    43 {

    44 /*文件描述符集合清零*/

    45    FD_ZERO(&readfd);

    46 /*将套接字文件描述符加入读集合*/

    47 FD_SET(sock,    &readfd);

    48 /*select侦听是否有数据到来*/

    49 ret =    selectsocket(sock+1, &readfd, NULL, NULL, &timeout);

    50 switch(ret)

    51 {

    52 case -1:

    53 /*发生错误*/

    54 break;

    55 case 0:

    56 /*超时*/

    57 //超时所要执行的代码

    58

    59 break;

    60 default:

    61 /*有数据到来*/

    62 if( FD_ISSET( sock,    &readfd ) )

    63 {

    64 /*接收数据*/

    65 count = recvfrom(    sock, buff, BUFFER_LEN, 0,
        ( struct sockaddr*) &from_addr, &from_len );

    66 DBGPRINT( "Recv    msg is %s\n", buff );

    67 if( strstr( buff,    IP_FOUND ) )
        /*判断是否吻合*/

    68 {

    69 /*将应答数据复制进去*/

    70 memcpy(buff,    IP_FOUND_ACK,strlen(IP_
        FOUND_ACK)+1);

    71 /*发送给客户端*/

    72 count = sendto(    sock, buff, strlen( buff ),
        0, ( struct sockaddr*) &from_addr, from_
        len );

    73 }

    74 }

    75 }

    76 }

    77    PRINT("<==HandleIPFound\n");

    78

    79 return;

    80 }

    服务器端分为如下步骤:

    q 第16行和第17行定义了服务器等待的超时时间,为2s。

    q 第29行将地址结构清零。

    q 第30行定义地址协议族为AF_INET。

    q 第31行设置IP地址为任意本地地址。

    q 第32行设置侦听的端口。

    q 第34行将本地的地址绑定到一个套接字文件描述符上。

    q 第42行开始为主处理过程,使用select函数,按照2s的超时时间侦听是否有数据到来。

    q 第45行文件描述符集合清零。

    q 第47行将套接字文件描述符加入读集合。

    q 第49行select侦听是否有数据到来。

    q 第50行查看select的返回值。

    q 第52行select发生错误。

    q 第55行select超时。

    q 第60行有可读的数据到来。

    q 第65行接收数据。

    q 第67行查看接收到的数据是否匹配。

    q 第70行复制响应数据。

    q 第72行发送响应数据到客户端。

    3.广播的客户端代码

    广播的客户端函数代码如下,客户端向服务器端发送命令IP_FOUND,并等待服务器端的回复,如果有服务器回复,则向服务器发送IP_FOUND_ACK,否则发送10遍后退出。

    01 #define IP_FOUND    "IP_FOUND" /*IP发现命令*/

    02 #define IP_FOUND_ACK    "IP_FOUND_ACK" /*IP发现应答命令*/

    03 #define IFNAME    "eth0"

    04 void IPFound(void*arg)

    05 {

    06 #define BUFFER_LEN    32

    07 int ret = -1;

    08 SOCKET sock = -1;

    09 int so_broadcast =    1;

    10 struct ifreq ifr;

    11 struct sockaddr_in    broadcast_addr; /*本地地址*/

    12 struct sockaddr_in    from_addr; /*服务器端地址*/

    13 int from_len;

    14 int count = -1;

    15 fd_set readfd;

    16 char    buff[BUFFER_LEN];

    17 struct timeval    timeout;

    18 timeout.tv_sec = 2;    /*超时时间2s*/

    19 timeout.tv_usec = 0;

    20

    21

    22 sock =    socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);/*建立数据报套接字*/

    23 if( sock < 0 )

    24 {

    25    DBGPRINT("HandleIPFound: socket init error\n");

    26 return;

    27 }

    28 /*将需要使用的网络接口字符串名字复制到结构中*/

    29    strcpy(ifr.ifr_name,IFNAME,strlen(IFNAME));

    30 /*发送命令,获取网络接口的广播地址*/

    31    if(ioctl(sock,SIOCGIFBRDADDR,&ifr) == -1)

    32 perror("ioctl    error"),exit(1);

    33 /*将获得的广播地址复制给变量broadcast_addr*/

    34    memcpy(&broadcast_addr, &ifr.ifr_broadaddr, sizeof(struct
        sockaddr_in ));

    35    broadcast_addr.sin_port = htons(MCAST_PORT);/*设置广播端口*/

    36

    37 /*设置套接字文件描述符sock为可以进行广播操作*/

    38 ret =    setsockopt(sock,

    39 SOL_SOCKET,

    40 SO_BROADCAST,

    41 &so_broadcast,

    42 sizeof    so_broadcast);

    43

    44 /*主处理过程*/

    45 int times = 10;

    46 int i = 0;

    47    for(i=0;i<times;i++)

    48 {

    49 /*广播发送服务器地址请求*/

    50 ret = sendto(sock,

    51 IP_FOUND,

    52 strlen(IP_FOUND),

    53 0,

    54 (struct sockaddr*)&broadcast_addr,

    55 sizeof(broadcast_addr));

    56 if(ret == -1){

    57 continue;

    58 }

    59 /*文件描述符集合清零*/

    60    FD_ZERO(&readfd);

    61 /*将套接字文件描述符加入读集合*/

    62 FD_SET(sock,    &readfd);

    63 /*select侦听是否有数据到来*/

    64 ret =    selectsocket(sock+1, &readfd, NULL, NULL, &timeout);

    65 switch(ret)

    66 {

    67 case -1:

    68 /*发生错误*/

    69 break;

    70 case 0:

    71 /*超时*/

    72 //超时所要执行的代码

    73

    74 break;

    75 default:

    76 /*有数据到来*/

    77 if( FD_ISSET( sock,    &readfd ) )

    78 {

    79 /*接收数据*/

    80 count = recvfrom(    sock, buff, BUFFER_LEN, 0,
        ( struct sockaddr*) &from_addr, &from_len );

    81 DBGPRINT( "Recv    msg is %s\n", buff );

    82 if(strstr(buff,    IP_FOUND_ACK))/*判断是否吻合*/

    83 {

    84 printf("found    server, IP is %s\n",inet_ntoa
        (from_addr.sin_addr));

    85 }

    86 break;/*成功获得服务器地址,退出*/

    07 }

    08 }

    09 }

    90 return;

    91 }

    客户端分为如下步骤:

    q 第18行和第19行定义了服务器等待的超时时间,为2s。

    q 第22行建立数据报套接字。

    q 第29行复制网络接口名称。

    q 第31行获得与网络接口名称对应的广播地址。

    q 第34行和第35行设置广播的地址和端口。

    q 第38~42行设置可广播地址,因为默认情况下是不可广播的。

    q 第47行开始为主处理过程,发送多次广播数据,查看网络上是否有服务器存在。

    q 第50~55行发送服务器请求到整个局域网上。

    q 第60行文件描述符集合清零。

    q 第62行将套接字文件描述符加入读集合。

    q 第64行select侦听是否有数据到来。

    q 第65行查看select的返回值。

    q 第67行select发生错误。

    q 第70行select超时。

    q 第75行有可读的数据到来。

    q 第65行接收数据。

    q 第80行查看接收到的数据是否匹配。

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  •     在前面讲解了UDP的基本概念后,还是要通过实例代码来全新过一遍才是真正的走通,实践出真知嘛,所以下面会用一个实例来分别讲解单播、广播、组播的区别和特点,其实,一般用UDP也就是单播用的对,不过多了解必...
  • UDP组播 socket 再TCP建立长连接

    千次阅读 2015-06-11 10:28:05
     单播、多播(组播广播的区别 http://blog.csdn.net/wangerge/article/details/3931491  多播(组播)地址范围--224.0.0.0到239.255.255.255  广播地址: 255.255.255.255 应用场景:  家庭...
  • 1.TCP面向连接,UDP是无连接。就是TCP有三次握手机制,UDP没有 2.TCP提供可靠传输,就是保证数据按序到达,不重复,无差错,不丢失。...5.TCP提供点到点服务,UDP可以提供组播,广播,单播服务。
  • 效果图: QT编写TCP/UDP调试助手之UDP通信,支持单播组播和广播三种通信模式。 一、前言 ...UDP(用户数据报协议)是一种...UDP通信中分为三种通信方式,分别为单播组播和广播,主要就是IP的区别。 二、关键...
  • 多播地址表示某一IP接口,单播和广播是寻址方案中两个极端(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。多播是用于建立分布式系统重要工具,例如:网络游戏、ICQ聊天构建、远程视频会议系统等。...
  • IGMP各版本之间差异,IGMP ...有三类IP地址:单播地址(目的为单个主机)、广播地址(目的端为给定网络上所有主机)、组播地址(目的端为同一组内所有主机)。UDP是一个简单面向数据报运输层协议 ,它是无
  • UDP Multicast

    2012-10-09 22:35:00
    简介 IP网络传输方式共分为单播,组播(多播),广播三种。平时我们最常用一对一...至于广播则和组播有一些相似,区别是路由器向子网内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协议是什么?作用是什么?

    千次阅读 2020-05-11 16:50:15
    UDP报头TCP和UDP区别UDP方式传输数据UDP的应用场景UDP单播、广播、组播组播的优点IP地址的不同 什么是UDP? UDP是User Datagram Protocol的简称,中文名是用户数据报协议,是OSI参考模型中的传输层协议,它是一种无...
  • 使用多广播程序和UDP向单个介绍方发送信息程序相似。区别在于多广播程序使用特殊IP地址。 例如本地计算机的的IP地址是:127.0.0.1而它地址是: 224.0.0.1。这是由RCF 1390定义。为发送IP多...
  • Java Socket编程(四)Socket进阶

    千次阅读 2012-08-06 21:10:02
    只有UDP套接字允许广播,两者的区别是:广播会发送到网络上所有可达的 主机,有些操作系统可能不允许普通用户进行广播操作;而多只发送给感兴趣的 主机。具体来说是调用MulticastSocket的joinGroup()加入...
  • [转载]multicast 笔记

    2010-06-16 17:17:38
    为什么要使用组播:1、当需要发送相同的...单播、广播、组播的区别1、单播发向一个特定的目标节点2、广播发向网络上的所有节点3、组播发向网络上的一组特定的用户 Multicast is UDP based 组播是基于UDP的 由于组...
  • multicast 笔记

    2009-07-24 16:44:53
    为什么要使用组播:1、当需要发送相同的...单播、广播、组播的区别1、单播发向一个特定的目标节点2、广播发向网络上的所有节点3、组播发向网络上的一组特定的用户 Multicast is UDP based 组播是基于UDP的 由于组...
  • 概论1.... 网络分类(单播组播、广播)7. 三对名词的区别和联系(internet&Internet、互连&互联、Intranet&Extranet)8. TCP和UDP的区别和联系9. 协议的三要素-Q110. OSI & TCP/IP
  • 昨天要在视频转发程序里增加转码功能:就是将...输入:rtsp流或者udp组播数据(对设置转码参数来说,其实没有区别) 输出:H264视频(644k)+mp2音频(56k),总码率700k,ts封装,使用udp转发到本地单播 调用libvlc时...
  • 问题2-6:同步(synchronous)异步(asynchronous)的区别是什么? 问题2-7:同步通信异步通信的区别是什么? 问题2-8:比特同步帧同步的区别是什么? 问题2-9:教材的表2-4的OCSTS有什么区别?例如OC-3STS-3...
  • 避免让用户配置单独服务器,大牛直播SDK在推送端支持轻量级RTSP服务SDK,推送端SDK支持功能,内置轻量级RTSP服务SDK后,功能继续支持,windows端64位库支持RTSP H.265视频输出,支持单播和组播模式; 内网...
  • 编码和流媒体推送以及RTSP/RTP/RTCP/RTMP服务流程,只需要调用EasyScreenLive几个API接口,就能轻松、稳定地把流媒体音视频数据RTMP推送给EasyDSS服务器以及发布RTSPServer服务,RTSP同屏服务支持组播和单播两种...

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