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UDP多播：一对多数据收发

news 来源：原创 2024/11/19 15:18:33

多播

1.先来回顾一下，UDP广播。一个服务器进行广播，那么同一网络的所有主机都会收到信息。那么这个时候，有可能并不是所有主机都需要收到广播数据信息，只是一部分主机需要收到广播数据信息而已。
2.UDP通信中的多播。多播是向特定组中的所有的主机发送数据的方法，多播也称为组播。举个容易理解的例子：我们在qq/wechat 中有10个联系好友，拉了其中6个联系好友建立了一个群。那么其他4个好友肯定收不到群里的消息。
3.多播数据传输的特点：
3.1 多播是向特定组中的所有主机传输数据的方法，多播也称之为组播。
3.2 多播数据传输的特点。
a.多播发送者针对特定的多播组，只发送1次数据，组内主机均可收到数据
b.主机加入特定组，即可接收改组中的多播数据
c.多播组可在IP地址范围内任意增加

关键问题：如何收发多播数据?

1.多播组是一个D类地址(224.0.0.0 ~ 239.255.255.255)
2.加入多播组，可以理解为UDP网络程序进行的申请(也就是申请D类地址)
2.1 如：申请接收发往 239.234.111.222 的多播数据
2.2 即：设置熟悉(IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP)
3.发送多播数据的方式，与发送普通UDP数据的方式相同
3.1 预备操作：设置熟悉，如：(IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL)

注意事项

1.加入同一个多播组的主机不一定在同一个网络中
2.因此，必须设置多播数据的最多转发次数(TTL)
3.TTL (即：Time to Live) 是决定数据传递距离的注意因素
4.TTL 用整数表示，并且每经过1个路由器就减少1
5.当TTL变为0时候，数据无法继续传递，只能销毁

多播程序设计：发送端

1.IP_MULTICAST_TTL ：用于设置多播数据的 “最远传播距离”，默认：1
2.IP_MULTICAST_IF ：用于设置多播数据从哪一个网络接口(网卡)发送出去：默认：0.0.0.0 (也就是让操作系统决定使用哪一个网口)
3.IP_MULTICAST_LOOP ：用于设置多播数据是否发送会本机，默认：1

发送端：

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

int main()
{
    int server = 0;
    struct sockaddr_in saddr = {0};
    int client = 0;
    struct sockaddr_in remote = {0};
    socklen_t asize = 0;
    int len = 0;
    char buf[32] = "Software";
    int r = 0;
    //int brd = 1;

    server = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    if( server == -1 )
    {
        printf("server socket error\n");
        return -1;
    }

    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 本机地址
    saddr.sin_port = htons(8888);

    if( bind(server, (struct sockaddr*)&saddr, sizeof(saddr)) == -1 )
    {
        printf("udp server bind error\n");
        return -1;
    }

    printf("udp server start success\n");

    remote.sin_family = AF_INET;
    remote.sin_addr.s_addr = inet_addr("224.1.1.168"); //设置一个多播地址
    remote.sin_port = htons(9000);

    // brd = 0;

    //setsockopt(server, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &brd, sizeof(brd));

    while( 1 )
    {
        len = sizeof(remote);

        r = strlen(buf);
        
        sendto(server, buf, r, 0, (struct sockaddr*)&remote, len);

        sleep(1);
    }
    
    close(server);

    return 0;
}

接收端：

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

int main()
{
    int sock = 0;
    struct sockaddr_in addr = {0};
    struct sockaddr_in remote = {0};
    int len = 0;
    char buf[128] = {0};
    char input[32] = {0};
    int r = 0;

    //多播
    struct ip_mreq group={0};

    sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    if( sock == -1 )
    {
        printf("socket error\n");
        return -1;
    }

    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    addr.sin_port = htons(9000);

    if( bind(sock, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) == -1 )
    {
        printf("udp bind error\n");
        return -1;
    }

    //remote.sin_family = AF_INET;
    //remote.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
    //remote.sin_port = htons(8888);

    group.imr_multiaddr.s_addr=inet_addr("224.1.1.168");
    group.imr_interface.s_addr=htonl(INADDR_ANY); //local host
    //这里INADDR_ANY 为0.0.0.0 通过看ipconfig/ifconfig 可以看到有多个
    //网络ip地址，这个时候让操作系统选择哪一个端口进行多播数据收发。
    //在实际的工程中需要明确指定需要哪一个网络地址进行多播数据收发，
    //不能完全依赖操作系统，否者有时候能够收到数据，有时候收不到数据。
    
    setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&group,sizeof(group));

    while( 1 )
    {
        len=sizeof(remote);

        r = recvfrom(sock, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&remote, &len);

        if( r > 0 )
        {
            buf[r] = 0;

            printf("Receive: %s\n", buf);
        }
        else
        {
            break;
        }
    }

    close(sock);

    return 0;
}

运行结果：
发送端：
wj@ubuntu:~/DTSocket/17$ gcc mul_tx_server.c -o mul_tx_server.out
wj@ubuntu:~/DTSocket/17$ ./mul_tx_server.out 
udp server start success

接收端：
wj@ubuntu:~/DTSocket/17$ gcc mul_rx_client.c -o mul_rx_client.out
wj@ubuntu:~/DTSocket/17$ ./mul_rx_client.out 
Receive: Software
Receive: Software
Receive: Software