《Linux网络开发必学教程》17_深入 UDP 数据收发 (下)

问题: UDP 是否还有其他一对多的数据发送方式?

UDP 通讯中的多播

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
多播数据传输的特点:
  • 多播发送者针对特定的多播组,只发送 1 次数据,组内主机均可接收到数据
  • 主机加入特定组,即可接收该组中的多播数据
  • 多播组可在 IP 地址范围内任意添加

关键问题:如何收发多播数据

多播组是一个 D 类地址 (224.0.0.0 - 239.255.255.255)
"加入多播组"可理解为 UDP 网络程序进行的申请
  • 如:申请接收发往 239.234.111.222 的多播数据
  • 即:设置属性 (IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHP
发送多播数据的方式,与发送普通 UDP 数据的方式相同
  • 预备操作:设置属性,如:(IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL

注意事项

加入同一个多播组的主机不一定在同一个网络中
因此,必须设置多播数据的最多转发次数(TTL)
  • TTL(即:Time To Live) 是决定数据传输距离的主要因素
  • TTL 用整数表示,并且每经过 1 个路由就减少 1
  • 当 TTL 变为 0 时,数据无法继续传递,只能销毁

多播程序设计:发送端

IP_MULTCAST_TTL: 用于设置多播数据的”最远传输距离“,默认 1
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
默认 0.0.0.0 情况下操作系统会自主选择使用哪个网络接口,但在[多网卡主机]的[实际工程应用]中,最好手工指定!!
IP_MULTCAST_LOOP: 用于设置多播数据是否发送回本机,默认1 (1,发送回本机)
remote.sin_family = AF_INET;
remote.sin_addr.s_addr = inet_addr("224.1.1.168");
remote.sin_port = htons(8888);

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

do {
    len = sizeof(remote);
    r = sendto(sock, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr*)&remote, len);
    sleep(1);
}while(r > 0);

多播程序设计:接收端

IP_ADD_MEMBRESHIP: 用于申请加入多播组,参数为:多播组和本机地址
struct ip_mreq {
    // group address
    struct in_addr inmr_multiaddr;
    // local host address
    struct in_addr imr_interface
}

struct ip_mreq group = {0};

group.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("224.1.1.168");
group.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  // 监听所有网卡

setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &group, sizeof(group));

do {
    len = sizeof(remote);
    r = recvfrom(sock, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&remote, &len);
    buf[r] = 0;
    printf("r = %d\n", r);
    printf("msg = %s\n", buf);
}while (r > 0)

退出多播组

quit = setsockopt(sock, IP_PROTO_IP, IP_DROP_MEMBERSHIP, &group, sizeof(group));

if (quit == 0) {
    break;
}

编程实验:UDP 多播程序设计

mul_tx.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
    int sock = 0;
    struct sockaddr_in remote = {0};
    socklen_t len = 0;
    char buf[128] = "D.T.Software";
    struct in_addr addr = {0};

    int ttl = 0;
    int loop = 0;

    sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

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

    remote.sin_family = AF_INET;
    remote.sin_addr.s_addr = inet_addr("224.1.1.168");
    remote.sin_port = htons(8888);

    //-------------------------
    ttl = 0;
    len = sizeof(ttl);
    getsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL, &ttl, &len);  // 可以不设置,ttl 默认为 1 
    printf("default ttl = %d\n", ttl);

    ttl = 32;
    len = sizeof(ttl);
    setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL, &ttl, len); 
    printf("current ttl = %d\n", ttl);

    loop = 0;
    len = sizeof(loop);
    getsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_LOOP, &loop, &len);    // 可以不设置,ttl 默认为 1 ,即本机也会收到
    printf("default loop = %d\n", loop);

    // addr.s_addr = inet_addr("192.168.3.221");  // 具体指定使用哪一块网卡进行数据广播
    addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);              // 交由操作系统进行选择
    len = sizeof(addr);
    setsockopt(sock, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &addr, len);    // 可以不设置,默认为 INADDR_ANY 即 "0.0.0.0", 交由操作系统选择使用哪个网卡
    printf("current if = %s\n", inet_ntoa(addr));                // 当主机有多个网卡,在实际工程使用时,最好手工指定使用那块网卡广播数据
    //-------------------------

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

        sendto(sock, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr*)&remote, len);

        sleep(1);
    }

    close(sock);

    return 0;
}
mul_rx.c
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

int main()
{
    int server = 0;
    struct sockaddr_in saddr = {0};
    struct sockaddr_in remote = {0};
    struct ip_mreq group = {0};
    int len = 0;
    char buf[32] = {0};
    int r = 0;

    server = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

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

    saddr.sin_family = AF_INET;
    saddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    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 sucess\n");

    group.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("224.1.1.168");
    group.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    setsockopt(server, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &group, sizeof(group));

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

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

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

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

    close(server);

    return 0;
}

小结

单播:一对一数据发送,即:指定目标主机发送数据
广播 (必须同一局域网)
  • 本地广播:本地局域网广播数据,所有主机均可接收数据
  • 直接广播:指定网络广播数据,目标网络中的主机均可接收数据
多播(组播)(可不同一局域网)
  • 向指定的多播地址发送数据,”订阅“该地址的主机均可接收数据

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