多播与广播

xiaoxiao2021-02-28  21

多播

多播方式的数据传输是基于UDP完成的。区别在于UDP数据传输以单一目标进行,而多播数据同时传递到加入(注册)特定组的大量主机。采用多播方式可以同时向多个主机传递数据。

多播的数据传输方式特点 --多播服务器端针对特定多播组,只发送一次数据 --即使只发送一次数据,但改组内的所有客户端都会接收数据 --多播组数可在IP地址可接收范围内任意增加 --加入特定组即可接收发往该多播组的数据 多播组是D类IP地址(224.0.0.0-239.255.255.255),“加入多播组”可理解为通过程序完成如下声明: 在D类IP地址中,我希望接收发往目标239.234.218.234的多播数据。 多播是基于UDP完成的,多播数据包的格式与UDP数据包相同。只是与一般的UDP数据包不同,向网络传递1个多播数据包时,路由器将赋值该数据包并传递到多个主机。多播需要借助路由器完成。 路由和TTL以及多播组 为了传递多播数据包,必须设置TTL,TTL是Time to Live的简写,是决定“数据包传递距离”的主要因素。TTL用整数表示,并且每经过1个路由器就减1。TTL变为0时,该数据包无法再被传递,只能销毁。 下面是TTL设置的方法。程序中TTL设置是通过套接字可选项完成的。与设置TTL相关的协议层为IPPROTO_IP,选项名为IP_MULTICAST_TTL。因此,可用如下代码把TTL设置为64. int send_sock; int time_live=64; .... send_sock=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0); setsockopt(send_sock,IPPROTO_IP,TP_MULTICAST_TTL,(void*)&time_live); sizeof(time_live); ....另外,加入多播组也通过设置套接字选项完成。加入多播组相关的协议层为IPPROTO_IP,选项名为IP_ADD_MEMBERSHIP。可通过如下代码加入多播组。 int recv_sock; struct ip_mreq join_adr; .... recv_sock=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0); .... join_adr.imr_multiaddr.s_addr="多播组地址信息"; join_adr.imr_interface.s_addr="加入多播组的主机地址信息"; setsockopt(recv_sock,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,(void*)&join_adr); sizeof(join_adr); ....下面是ip_mreq结构体,该结构体定义如下: struct ip_mreq { struct in_addr imr_multiaddr; struct in_addr imr_interface; }第一个成员imr_multiaddr写入加入的组IP地址。 第二个成员imr_interface是加入改组的套接字所属主机的IP地址,也可使用INADDR_ANY。 下面是实现广播数据的Sender和Receiver: Sender: #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<unistd.h> #include<arpa/inet.h> #include<sys/socket.h> #define TTL 64 #define BUF_SIZE 30 void error_handling(char *message); int main(int argc,char **argv) { int send_sock; struct sockaddr_in mul_adr; int time_live=TTL; FILE *fp; char buf[BUF_SIZE]; if(argc!=3){ printf("Usage:%s<GroupTP> <PORT>\n",argv[0]); exit(1); } send_sock=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0);//创建UDP套接字 memset(&mul_adr,0,sizeof(mul_adr)); mul_adr.sin_family=AF_INET; mul_adr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]); //多播IP mul_adr.sin_port=htons(atoi(argv[2])); //多播端口 setsockopt(send_sock,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,(void*)&time_live,sizeof(time_live));//指定TTL信息 if((fp=fopen("news.txt","r"))==NULL) error_handling("fopen() error"); while(!feof(fp)){ fgets(buf,BUF_SIZE,fp); sendto(send_sock,buf,strlen(buf),0,(struct sockaddr*)&mul_adr, sizeof(mul_adr)); sleep(2); } fclose(fp); close(send_sock); return 0; } void error_handling(char *message) { fputs(message,stderr); fputc('\n',stderr); exit(1); } Receiver: #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<unistd.h> #include<arpa/inet.h> #include<sys/socket.h> #include<string.h> #define TTL 64 #define BUF_SIZE 30 void error_handling(char *message); int main(int argc,char **argv) { int recv_sock; int str_len; char buf[BUF_SIZE]; struct sockaddr_in adr; struct ip_mreq join_adr; if(argc!=3){ printf("Usage:%s<GroupIP><PORT>\n",argv[0]); exit(1); } recv_sock=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0); memset(&adr,0,sizeof(adr)); adr.sin_family=AF_INET; adr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); adr.sin_port=htons(atoi(argv[2])); if(bind(recv_sock,(struct sockaddr*)&adr,sizeof(adr))==-1) error_handling("bind() error"); join_adr.imr_multiaddr.s_addr=inet_addr(argv[1]);//初始化多播组地址 join_adr.imr_interface.s_addr=htonl(INADDR_ANY); //初始化待加入主机的IP地址 setsockopt(recv_sock,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,(void*)&join_adr,sizeof(join_adr));//加入多播组 while(1) { str_len=recvfrom(recv_sock,buf,BUF_SIZE-1,0,NULL,0); if(str_len<0) break; buf[str_len]=0; fputs(buf,stdout); } close(recv_sock); return 0; } void error_handling(char *message) { fputs(message,stderr); fputc('\n',stderr); exit(1); } 广播 广播与多播类似,也是一次性向多个主机发送数据。区别是传输数据的范围有区别,多播即使在跨越不同网络的情况下,只要加入多播组就能接收数据。但是广播只能向同一网络中的主机传输数据。 广播的实现 广播也是基于UDP完成的,根据传输数据时使用的IP地址的形式,广播分为如下2种: 1.直接广播 2.本地广播 二者在代码实现上的差别主要在于IP地址。直接广播的IP地址中除了网络地址外,其余主机地址全部设置为1.例如,希望向网络地址192.12.34中所有主机传输数据时,可以向192.12.34.255传输。因此可以采用直接广播的方式向特定区域内所有主机传输数据。 本地广播中使用的IP地址限定为255.255.255.255。例如,192.32.24网络中的主机向255.255.255.255传输数据时,数据将传递到192.32.24网络中的所有主机。 int send_sock; int bcast=1; //对变量进行初始化以将SO_BROADCAST选项信息改为1 .... send_sock=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0); .... setsockopt(send_sock,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,(void*)&bcast,sizeof(bcast));调用setsockopt函数,将SO_BROADCAST选项设置为bcast变量中的值1。这意味着可以进行数据广播。 下面是Sender和Receiver的实现: Sender: #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<unistd.h> #include<arpa/inet.h> #include<sys/socket.h> #define BUF_SIZE 30 void error_handling(char *message); int main(int argc,char **argv) { int send_sock; struct sockaddr_in broad_adr; FILE* fp; char buf[BUF_SIZE]; int so_brd=1; if(argc!=3){ printf("Usage :%s <Boradcast IP> <PORT>\n",argv[0]); exit(1); } send_sock=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0); memset(&broad_adr,0,sizeof(broad_adr)); broad_adr.sin_family=AF_INET; broad_adr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]); broad_adr.sin_port=htons(atoi(argv[2])); setsockopt(send_sock,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,(void*)&so_brd,sizeof(so_brd)); if((fp=fopen("news.txt","r"))==NULL) error_handling("fopen() error"); while(!feof(fp)){ fgets(buf,BUF_SIZE,fp); sendto(send_sock,buf,strlen(buf),0, (struct sockaddr*)&broad_adr,sizeof(broad_adr)); sleep(2); } close(send_scok); return 0; } void error_handling(char *message) { fputs(message,stderr); fputc('\n',stderr); exit(1); } Receiver: #include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<unistd.h> #include<arpa/inet.h> #include<sys/socket.h> #define BUF_SIZE 30 void error_handling(char *message); int main(int argc,char **argv) { int recv_sock; struct sockaddr_in adr; int str_len; char buf[BUF_SIZE]; if(argc!=2){ printf("Usage :%s <PORT>\n",argv[0]); exit(1); } recv_sock=socket(PF_INET,SOCK_DGRAM,0); memset(&adr,0,sizeof(adr)); adr.sin_family=AF_INET; adr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY); adr.sin_port=htons(atoi(argv[1])); if(bind(recv_sock,(struct sockaddr*)&adr,sizeof(adr))==-1) error_handling("bind() error"); while(1){ str_len=recvfrom(recv_sock,buf,BUF_SIZE-1,0,NULL,0); if(str_len<0)break; buf[str_len]=0; fputs(buf,stdout); } close(recv_sock); return 0; } void handling(char *message) { fputs(message,stderr); fputc('\0',stderr); exit(1); }
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