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

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 <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};
    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