网络编程之--组播IP
什么是多播
单播用于两个主机之间的端对端通信，广播用于一个主机对整个局域网上所有主机上的数据通信。单播和广播是两个极端，要么对一个主机进行通信，要么对整个局域网上的主机进行通信。实际情况下，经常需要对一组特定的主机进行通信，而不是整个局域网上的所有主机，这就是多播的用途。
多播，也称为“组播”，将局域网中同一业务类型主机进行了逻辑上的分组，进行数据收发的时候其数据仅仅在同一分组中进行，其他的主机没有加入此分组不能收发对应的数据。
多播的地址是特定的，D类地址用于多播。D类IP地址就是多播IP地址，即224.0.0.0至239.255.255.255之间的IP地址，并被划分为局部连接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址3类：
局部多播地址：在224.0.0.0～224.0.0.255之间，这是为路由协议和其他用途保留的地址，路由器并不转发属于此范围的IP包。
预留多播地址：在224.0.1.0～238.255.255.255之间，可用于全球范围（如Internet）或网络协议。
管理权限多播地址：在239.0.0.0～239.255.255.255之间，可供组织内部使用，类似于私有IP地址，不能用于Internet，可限制多播范围。
属于永久组的地址：
224.0.0.1 所有组播主机
224.0.0.2 所有组播路由器
224.0.0.4 DRMRP路由器
224.0.0.5 所有OSPF的路由器
224.0.0.6 OSPF指派路由器
224.0.0.9 RPIv2路由器
224.0.0.10 EIGRP路由器
224.0.0.13 PIM路由器
224.0.0.22 IGMPv3
224.0.0.25 RGMP
224.0.1.1 NTP网络时间协议
IP到以太网地址映射
因为以太网支持多种协议，所以要采取措施分配多播地址，避免冲突。IEEE管理以太网多播地址分配。IEEE把一块以太网多播地址分给IANA以支持IP多播。块的地址都以01:00:5e开头。第25位为0，低23位为IPv4组播地址的低23位。IPv4组播地址与MAC地址的映射关系如图所示：
由于多播组号中的最高5bit在映射过程中被忽略，因此每个以太网多播地址对应的多播组是不唯一的。32个不同的多播组号被映射为一个以太网地址。例如，多播地址
224.128.64.32（十六进制e0.80.40.20）和224.0.64.32（十六进制e0.00.40.20）都映射为同一以太网地址01:00:5e:00:40:20。
多播主机
多播主机分为三个级别：
0级：主机不能发送或接收I P多播。
这种主机应该自动丢弃它收到的具有D类目的地址的分组。
1级：主机能发送但不能接收I P多播。
在向某个I P多播组发送数据报之前，并不要求主机加入该组。多播数据报的发送方式与单播一样，除了多播数据报的目的地址是 I P多播组之外。网络驱动器必须能 够识别出这个地址，把在本地网络上多播数据报。
2级：主机能发送和接收I P多播。
为了接收I P多播，主机必须能够加入或离开多播组，而且必须支持IGMP，能够在至少一个接口上交换组成员信息。多接口主机必须支持在它的接口的一个子网上的多播N et/3符合2级主机要求，可以完成多播路由器的工作。与单播IP选路一样，我们假定所描述的系统是一个多播路由器，并加上了Net/3多播选路的程序。
linux多播编程
linux多播编程步骤：
1>建立一个socket;
2>设置多播的参数，例如超时时间TTL，本地回环许可LOOP等
3>加入多播组
4>发送和接收数据
5>从多播组离开
多播程序设计使用setsockopt()函数和getsockopt()函数来实现，组播的选项是IP层的。
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getsockopt()/setsockopt()的选项 |
含 义 |
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IP_MULTICAST_TTL |
设置多播组数据的TTL值 |
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IP_ADD_MEMBERSHIP |
在指定接口上加入组播组 |
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IP_DROP_MEMBERSHIP |
退出组播组 |
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IP_MULTICAST_IF |
获取默认接口或设置接口 |
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IP_MULTICAST_LOOP |
禁止组播数据回送 |
1．选项IP_MULTICASE_TTL
选项IP_MULTICAST_TTL允许设置超时TTL，范围为0～255之间的任何值，例如：
unsigned char ttl=255;
setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,&ttl,sizeof(ttl));
2．选项IP_MULTICAST_IF
选项IP_MULTICAST_IF用于设置组播的默认默认网络接口，会从给定的网络接口发送，另一个网络接口会忽略此数据。例如：
struct in_addr addr;
setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_IF,&addr,sizeof(addr));
参数addr是希望多播输出接口的IP地址，使用INADDR_ANY地址回送到默认接口。
默认情况下，当本机发送组播数据到某个网络接口时，在IP层，数据会回送到本地的回环接口，选项IP_MULTICAST_LOOP用于控制数据是否回送到本地的回环接口。例如：
unsigned char loop;
setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_LOOP,&loop,sizeof(loop));参数loop设置为0禁止回送，设置为1允许回送。
3．选项IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBERSHIP
加入或者退出一个多播组，通过选项IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBER- SHIP，对一个结构struct ip_mreq类型的变量进行控制，struct ip_mreq原型如下：
struct ip_mreq
{
struct in_addr imn_multiaddr; /*加入或者退出的广播组IP地址*/
struct in_addr imr_interface; /*加入或者退出的网络接口IP地址*/
};
选项IP_ADD_MEMBERSHIP用于加入某个多播组，之后就可以向这个多播组发送数据或者从多播组接收数据。此选项的值为mreq结构，成员imn_multiaddr是需要加入的多播组IP地址，成员imr_interface是本机需要加入广播组的网络接口IP地址。例如：
struct ip_mreq mreq;
setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));
