UDP之组播

这篇UDP单播写了UDP单播，接下来深入一点，写一下UDP组播

UDP其实还有一个广播，其实也很极端，会向局域网内所有主机广播数据。有的时候我们只想向特定几个主机发送数据，那么只能用组播。

组播需要使用组播地址，在 IPv4 中它的范围从 224.0.0.0 到 239.255.255.255，并被划分为局部链接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址三类：

• 224.0.0.0 ~ 224.0.0.255: 局部链接多播地址：是为路由协议和其它用途保留的地址，只能用于局域网中，路由器是不会转发的地址 224.0.0.0 不能用，是保留地址

• 224.0.1.0 ~ 224.0.1.255: 为用户可用的组播地址（临时组地址），可以用于 Internet 上的。

• 224.0.2.0 ~ 238.255.255.255: 用户可用的组播地址（临时组地址），全网范围内有效

• 239.0.0.0 ~ 239.255.255.255: 为本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内有效

组播地址不属于任何服务器或个人，它有点类似一个微信群号，任何成员（组播源）往微信群（组播 IP）发送消息（组播数据），这个群里的成员（组播接收者）都会接收到此消息。

组播应用：

• 点对多点应用
  点对多点应用是指一个发送者，多个接收者的应用形式，这是最常见的多播应用形式。典型的应用包括：媒体广播、媒体推送、信息缓存、事件通知和状态监视等。

• 多点对点应用
  多点对点应用是指多个发送者，一个接收者的应用形式。通常是双向请求响应应用，任何一端（多点或点）都有可能发起请求。典型应用包括：资源查找、数据收集、网络竞拍、信息询问等。

• 多点对多点应用
  多点对多点应用是指多个发送者和多个接收者的应用形式。通常，每个接收者可以接收多个发送者发送的数据，同时，每个发送者可以把数据发送给多个接收者。典型应用包括：多点会议、资源同步、并行处理、协同处理、远程学习、讨论组、分布式交互模拟（DIS）、多人游戏等

组播通信流程：
发送组播消息的一端需要将数据发送到组播地址和固定的端口上，想要接收组播消息的终端需要绑定对应的固定端口然后加入到组播的群组，最终就可以实现数据的共享。

发送端，点击查看代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
 
#define GROUP_IP "224.0.1.0"
 
int main()
{
    // 1. 创建通信的套接字
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(fd == -1)
    {
        perror("socket");
        return -1;
    }
 
    // 2. 设置组播属性 (经测试可以不设置发送端组播属性也能正常发送)
    struct in_addr opt;
    // 将组播地址初始化到这个结构体成员中即可
    inet_pton(AF_INET, GROUP_IP, &opt.s_addr);
    setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &opt, sizeof(opt));
 
    char buf[1024];
    char sendaddrbuf[64];
    
    socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);
    struct sockaddr_in sendaddr;
    
    struct sockaddr_in cliaddr;
    cliaddr.sin_family = AF_INET;
    cliaddr.sin_port = htons(9999); // 接收端需要绑定9999端口
    // 发送组播消息, 需要使用组播地址, 和设置组播属性使用的组播地址一致就可以
    inet_pton(AF_INET, GROUP_IP, &cliaddr.sin_addr.s_addr);
                        
    // 3. 通信
    int num = 0;
    while(1)
    {
        memset(buf, 0, sizeof(buf));
        sprintf(buf, "hello, client...%d\n", num++);
        // 数据广播
        sendto(fd, buf, strlen(buf)+1, 0, (struct sockaddr*)&cliaddr, len);
        printf("发送的组播的数据: %s\n", buf);
		sleep(1);
    }
    close(fd);
    return 0;
}

接收端，点击查看代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>


#define GROUP_IP "224.0.1.0"
//#define GROUP_IP "239.0.1.10"
 
 
int main()
{
    // 1. 创建通信的套接字
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(fd == -1)
    {
        perror("socket");
        exit(0);
    }
	int one= 1;
	if (setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &one, sizeof(one)) < 0) {
	close(fd);
	return -1;
	}
    // 2. 通信的套接字和本地的IP与端口绑定
    struct sockaddr_in addr;
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_port = htons(9999);    // 大端
    addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  // 0.0.0.0
    int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr));
    if(ret == -1)
    {
        perror("bind");
        exit(0);
    }
 
    // 3. 加入到多播组
    #if 0 //使用struct ip_mreqn或者 struct ip_mreq 设置接收端组播属性都可以正常接收
    struct ip_mreqn opt;
    // 要加入到哪个多播组, 通过组播地址来区分
    inet_pton(AF_INET, GROUP_IP, &opt.imr_multiaddr.s_addr);
    opt.imr_address.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    opt.imr_ifindex = if_nametoindex("ens33");
    setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &opt, sizeof(opt));
    #else
    struct ip_mreq mreq; // 多播地址结构体
    mreq.imr_multiaddr.s_addr=inet_addr(GROUP_IP);
    mreq.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);    
    ret=setsockopt(fd,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));
    #endif
    
    char buf[1024];
    char sendaddrbuf[64];
    socklen_t len = sizeof(struct sockaddr_in);
    struct sockaddr_in sendaddr;
    
    // 3. 通信
    while(1)
    {
        // 接收广播消息
        memset(buf, 0, sizeof(buf));
        // 阻塞等待数据达到
        recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)&sendaddr, &len);
        printf("sendaddr:%s, prot:%d\n", inet_ntop(AF_INET, &sendaddr.sin_addr.s_addr,  sendaddrbuf, sizeof(sendaddrbuf)),  sendaddr.sin_port);
        printf("接收到的组播消息: %s\n", buf);
    }
    close(fd);
    return 0;
}