udp组播demo

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2023-02-27 05:57 34阅读 0赞

### 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 ###

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。  
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；  
224.0.1.0～224.0.1.255是公用组播地址，可以用于Internet；  
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；  
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。

#### 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 ####

建立socket  
socket和端口绑定  
加入一个组播组  
通过sendto / recvfrom进行数据的收发  
关闭socket

##### 如何加入一个组 #####

struct ip_mreq mreq;
    
    mreq.imr_multiaddr.s_addr  组播IP地址  230.1.1.1
    mreq.imr_interface.s_addr  IP地址      监听IP地址

#### udp组播接收/发送demo ####

**udp\_group\_rcv.c(接收端)demo:**

#include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <netdb.h>
    #include <errno.h>
    
    #define BUFLEN 255
    
    int main(int argc, char **argv)
    { 
    	struct sockaddr_in peeraddr;
    	struct in_addr ia;
    	int sockfd;
    	char recmsg[BUFLEN + 1];
    	unsigned int socklen, n;
    	struct hostent *group;
    	struct ip_mreq mreq;
    
    	sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    	if (sockfd < 0) 
    	{ 
    		printf("socket creating err in udptalk\n");
    		exit(EXIT_FAILURE);
    	}
    
    
    	bzero(&mreq, sizeof(struct ip_mreq));
    	if (argv[1]) 
    	{ 
    		if ((group = gethostbyname(argv[1])) == (struct hostent *) 0) 
    		{ 
    			perror("gethostbyname");
    			exit(EXIT_FAILURE);
    		}
    	} 
    	else 
    	{ 
    		printf("you should give me a group address, 224.0.0.0-239.255.255.255\n");
    		exit(EXIT_FAILURE);
    	}
    
    	bcopy((void *) group->h_addr, (void *) &ia, group->h_length);
    	
    	bcopy(&ia, &mreq.imr_multiaddr.s_addr, sizeof(struct in_addr));
    
    	
    	//mreq.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    	if (argv[2]) { 
    		if (inet_pton(AF_INET, argv[2], &mreq.imr_interface.s_addr) <= 0) 
    		{ 	
    			printf("Wrong dest IP address!\n");
    			exit(EXIT_FAILURE);
    		}
    	} 
    
    	
    	if (setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &mreq,sizeof(struct ip_mreq)) == -1) 
    	{ 
    		perror("setsockopt");
    		exit(EXIT_FAILURE);
    	}
    
    	socklen = sizeof(struct sockaddr_in);
    	memset(&peeraddr, 0, socklen);
    	peeraddr.sin_family = AF_INET;
    	peeraddr.sin_port = htons(7838);
    	
    	if (argv[1]) { 
    		if (inet_pton(AF_INET, argv[1], &peeraddr.sin_addr) <= 0) 
    		{ 	
    			printf("Wrong dest IP address!\n");
    			exit(EXIT_FAILURE);
    		}
    	} 
    	else 
    	{ 
    		printf("no group address given, 224.0.0.0-239.255.255.255\n");
    		exit(EXIT_FAILURE);
    	}
    
    
    	if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &peeraddr,sizeof(struct sockaddr_in)) == -1) 
    	{ 
    		printf("Bind error\n");
    		exit(EXIT_FAILURE);
    	}
    
    
    	for (;;) 
    	{ 
    		bzero(recmsg, BUFLEN + 1);
    		n = recvfrom(sockfd, recmsg, BUFLEN, 0,(struct sockaddr *) &peeraddr, &socklen);
    		if (n < 0) 
    		{ 
    			printf("recvfrom err in udptalk!\n");
    			exit(EXIT_FAILURE);
    		} 
    		else 
    		{ 
    
    			recmsg[n] = 0;
    			printf("peer:%s", recmsg);
    		}
    	}
    }

**udp\_group\_send.c(发送端)demo:**

#include <sys/types.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <arpa/inet.h>
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #define BUFLEN 255
    int main(int argc, char **argv)
    { 
            struct sockaddr_in peeraddr, myaddr;
            int sockfd;
            char recmsg[BUFLEN + 1];
            unsigned int socklen;
            sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);	
            if (sockfd < 0)
            { 
                    printf("socket creating error\n");
                    exit(EXIT_FAILURE);
            }
            socklen = sizeof(struct sockaddr_in);
            memset(&peeraddr, 0, socklen);
            peeraddr.sin_family = AF_INET;
            peeraddr.sin_port = htons(7838);		
            if (argv[1]) { 					
                    if (inet_pton(AF_INET, argv[1], &peeraddr.sin_addr) <= 0) { 
                            printf("wrong group address!\n");
                            exit(EXIT_FAILURE);
                    }
            } 
            else { 
                    printf("no group address!\n");
                    exit(EXIT_FAILURE);
            }
            memset(&myaddr, 0, socklen);
            myaddr.sin_family = AF_INET;
            myaddr.sin_port = htons(23456);		
            if (argv[2]) { 				
                    if (inet_pton(AF_INET, argv[2], &myaddr.sin_addr) <= 0) 
                    { 
                            printf("self ip address error!\n");
                            exit(EXIT_FAILURE);
                    }
            } else
                    myaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
            if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &myaddr,sizeof(struct sockaddr_in)) == -1) 
            { 								
                    printf("Bind error\n");
                    exit(EXIT_FAILURE);
            }
            for (;;) { 
                    bzero(recmsg, BUFLEN + 1);
                    printf("input message to send:");
                    if (fgets(recmsg, BUFLEN, stdin) == (char *) EOF)	
                            exit(EXIT_FAILURE);;
                    if (sendto(sockfd, recmsg, strlen(recmsg), 0,(struct sockaddr *) &peeraddr,
    						sizeof(struct sockaddr_in)) < 0) 			
                    { 
                            printf("sendto error!\n");
                           exit(EXIT_FAILURE);;
                    }
                    printf("sned message:%s", recmsg);	
            }
    }

#### 编译 ####

gcc udp_group_rcv.c -o udp_group_rcv
    gcc udp_group_send.c -o udp_group_send

#### 运行 ####

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