网络编程（19）—— 多播的编程实现

一、引言       

        多播，也叫组播，是使用UDP协议传递数据的一种方式。发送数据的主机向一个计算机组发送数据，所有注册在该计算机组中的计算机都能接受到该数据。我们经常进行的视频会议，就是用多播实现的。在网络中，一般通过路由器可实现该功能。首先，发送数据的主机发送一组数据，然后到达支持多播功能的路由器后，路由器会进行复制，将数据包复制后发给本组的其他计算机。

        在软件中实现多播，需要将目标地址设置成任意D类ip地址（224.0.0.0~239.255.255.255），然后在发送主机中设置发送的socket选项，设置TTL。TTL是time_live的简称，意为生存时间，它的含义可以理解为数据包可以经过路由器的最大数。它的数值，每经过一个路由器就是减1，当减到0时，该数据包就不会再传递，因此它决定了数据包传送的距离。

TTL设置方法如下：

int send_sock; int time_live=64; ... send_sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); setsockopt(send_sock,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,(void*)&time_live,sizeof(time_live));

send_sock就是我们要设置的socke对象。我们利用setsockopt函数设置支持多播的socket选项IPPROTO_TP
 
         然后还需要在接收主机中，将主机socket加入对应的接收计算机组。 接收端利用ip_mreq类型的结构体设置多播的地址和主机地址，ip_mreq的imr_multiaddr.s_addr成员接收的是多播的地址，imr_interface.s_addr成员接收的是本地的地址。然后再利用setsockopt()函数设置接收端主机的socket即可。

int recv_sock; struct ip_mreq join_adr; ... recv_sock=socket(AF_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));

  以下示例中，我们将利用多播实现：发送端读取本地文件news.txt的内容，然后通过多播的方式进行发送，这样凡是加入该多播组的所有主机都能接收到发送端发送的数据。

二、发送端

        发送端的示例代码如下：

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<unistd.h>#include<string.h>#include<sys/socket.h>#include<arpa/inet.h>#define BUF_SIZE 30void error_handling(char* message);int main(int argc,char* argv[]){    int target_sock;    struct sockaddr_in target_addr;    FILE* fp;    char buf[BUF_SIZE];    int time_live=64;    if(argc!=3)    {        printf("Usage %s <address> <port> \n",argv[0]);        exit(1);    }    target_sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);        target_addr.sin_family=AF_INET;    target_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);    target_addr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));       fp=fopen("news.txt","r");   if(fp==NULL)   {        error_handling("fopen error!");   }    setsockopt(target_sock,IPPROTO_IP,                    IP_MULTICAST_TTL,(void*)&time_live,sizeof(time_live));    while(!feof(fp))    {        fgets(buf,BUF_SIZE,fp);        sendto(target_sock,buf,strlen(buf),                        0,(struct sockaddr*)&target_addr,sizeof(target_addr));        sleep(2);    }    fclose(fp);    close(target_sock);    return 0;}void error_handling(char* message){    fputs(message,stderr);    fputc('\n',stderr);    exit(1);}

第28行，打开news.txt文件，获得文件指针。

第34行，利用setsockopt设置socket的TTL，而多播组的地址是我们通过main函数的参数传进去的，无需特别的设置，只需指明D类的多播地址即可。

我们可以通过下面的方法调用服务端，233.1.1.1就是多播的地址。

./sender 223.1.1.1 9190 

二 接收端

         接收端的示例代码如下：

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<unistd.h>#include<arpa/inet.h>#include<sys/socket.h>#define BUF_SIZE 30void error_handling(char* message);int main(int argc,char* argv[]){    int recv_sock;    struct sockaddr_in recv_addr;    char buf[BUF_SIZE];    struct ip_mreq join_adr;    int str_len;    if(argc!=3)    {        printf("Usage %s <adress> <port>\n",argv[0]);        exit(1);    }    recv_sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);    recv_addr.sin_family=AF_INET;    recv_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);    recv_addr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));    if(bind(recv_sock,(struct sockaddr*)&recv_addr,sizeof(recv_addr))==-1)            error_handling("bind error");        join_adr.imr_multiaddr.s_addr=inet_addr(argv[1]);    join_adr.imr_interface.s_addr=htonl(INADDR_ANY);    setsockopt(recv_sock,IPPROTO_IP,                    IP_ADD_MEMBERSHIP,(void*)&join_adr,sizeof(join_adr));        while(1)    {       str_len=recvfrom(recv_sock,buf,BUF_SIZE-1,MSG_DONTWAIT,NULL,0);       printf("接收到 %d 字节。\n",str_len);        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);}

第17行，我们声明了一个ip_mreq类型的对象，用来存放多播的组地址和本机的IP地址。

第33、34行分别将多播地址和本机地址传给ip_mreq对象的对应成员。需要注意的是我们这里的多播地址是通过main函数的第二个参数传过来的。

第36行，通过setsockopt()函数使本机加入多播组。

        客户端的用法如下：

./recver 223.1.1.1 9190 

        223.1.1.1就是我们要加入的多播组。

Note：

1、因为TCP协议是有连接的，属于点对点通信，多播（组播）只支持UDP协议。

2、多播接收端和发送端的端口号要一致。

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