六十六、多点通信
66.1 网络属性相关函数
- getsockopt
- setsockopt
功能:
获取/设置网络属性;
原型:
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int getsockopt(int sockfd, int level, int optname,
void *optval, socklen_t *optlen);
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,
const void *optval, socklen_t optlen);
参数:
int sockfd:
指定要设置哪个套接字的网络属性;
int level:
指定要控制的层次等级;
SOL_SOCKET:指定的是应用层 ,通用套接字选项;
IPPROTO_TCP:指定要控制的是TCP;
IPPROTO_UDP:UDP
IPPROTO_IP: IP
int optname:
指定操作名称,选项名称。
在第二个参数指定要层次后,该参数用于指定控制该层次的什么;
---- SOL_SOCKET : man 7 socket ----
1. SO_BROADCAST 是否允许广播(只有UDP允许广播) ---》optval: int*类型
2. SO_REUSEADDR 是否允许端口快速重用 ---》optval: int*类型,且是个bool类型;
---- IPPROTO_TCP : man 7 TCP ----
---- IPPROTO_UDP : man 7 UDP ----
---- IPPROTO_IP : man 7 IP ----
1. IP_ADD_MEMBERSHIP 加入组播(多播组) ----》optval : struct ip_mreqn*类型
struct ip_mreqn {
struct in_addr imr_multiaddr; /* IP multicast group address */
struct in_addr imr_address; /* IP address of local interface */
int imr_ifindex; /* interface index */
};
void *optval:
除非有另外说明,否则optval都是int*类型
socklen_t *optlen/socklen_t optlen:
optval指针指向的真实的数据类型大小;
返回值:
成功,返回0;
失败,返回-1,更新errno;
- 示例 :
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{
int sfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(sfd < 0)
{
perror("socket");
return -1;
}
printf("socket create success \n");
socklen_t len;
int reuse = 100;
//设置允许端口快速重用
if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, sizeof(reuse)) < 0)
{
perror("setsockopt");
return -1;
}
printf("设置允许端口快速重用\n");
//判断默认情况下是否允许端口快速重用
len = sizeof(reuse);
if(getsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &reuse, &len) < 0)
{
perror("getsockopt");
return -1;
}
printf("%d\n", reuse);
//设置允许广播
int broad = 1;
if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &reuse, sizeof(reuse)) < 0)
{
perror("setsockopt");
return -1;
}
printf("设置允许广播\n");
//判断默认情况下是否允许广播
len = sizeof(broad);
if(getsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &broad, &len) < 0)
{
perror("getsockopt");
return -1;
}
printf("broad = %d\n", broad);
//获取接收缓冲区的大小
int rcvbuf;
len = sizeof(rcvbuf);
if(getsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_RCVBUF, &rcvbuf, &len) < 0)
{
perror("getsockopt");
return -1;
}
printf("rcvbuf = %dbytes %dkb\n", rcvbuf, rcvbuf/1024);
struct timeval tm;
len = sizeof(tm);
if(getsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &tm, &len) < 0)
{
perror("getsockopt");
return -1;
}
printf("%lds %ldus\n", tm.tv_sec, tm.tv_usec);
close(sfd);
return 0;
}
66.2 多点通信
66.2.1 单播
- 主机之间一对一的通讯模式,
- 每次只有两个实体相互通讯,发送方和接收方都是唯一确定。
66.2.2 广播
66.2.2.1 概念
- 主机之间一对多的通信模式。
- 在同一个局域网内的所有主机都可以接收到广播信息,
- 禁止广播数据穿过路由器,即限制在当前局域网内。防止影响大面积主机。
- 只有UDP才能广播。
- 广播地址:有效网络号+全是1的主机号。
- 192.168.114.83 ----》C类IP地址—》网络号前24bit —》192.168.114.255
- 192.168.125.229 ----》C类IP地址—》网络号前24bit —》192.168.125.255
- 144.1.2.3 ----》B类IP地址—》网络号前16bit —》144.1.255.255
- 255.255.255.255
255.255.255.255:给所有网络中的所有网段发送广播数据,但是由于不能穿过路由器,所以只能发送给当前局域网内主机。
66.2.2.2 广播的发送方流程 ----》类似UDP客户端
- socket 创建报式套接字
- setsockopt 设置允许广播 level: SOL_SOCKET optname: SO_BROADCAST
- bind 非必须绑定
- 填充接收方的地址信息,给sendto函数使用
- IP:广播IP:有效网络号+全是1的主机号 或者 255.255.255.255(需要与接收方绑定时候指定的一致)
(PS:不允许填0.0.0.0,若接收方发送方均填0.0.0.0,会默认使用127.0.0.1通信) - .PORT:需要与接收方绑定的一致。
- IP:广播IP:有效网络号+全是1的主机号 或者 255.255.255.255(需要与接收方绑定时候指定的一致)
- sendto 发送数据
- close 关闭套接字
66.2.2.3 广播的接收方流程 ----》类似UDP服务器
- socket 创建报式套接字
- 填充接收方自身的地址信息,给bind函数使用
- IP:广播IP:有效网络号+全是1的主机号 或者 255.255.255.255 或者 0.0.0.0(任意IP地址)
- 0.0.0.0:当调用bind函数绑定后,会将本机所有可用IP地址绑定到套接字上。
- 所有可用IP:本机IP(192.168.125.5), 127.0.0.1本地环回IP, 广播IP, 组播IP
- PORT:1024~49151范围;
- IP:广播IP:有效网络号+全是1的主机号 或者 255.255.255.255 或者 0.0.0.0(任意IP地址)
- bind 必须绑定
- recvfrom 接收数据
- close 关闭套接字
66.2.2.4 广播示例代码
- 发送方
#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <arpa/inet.h> #include <netinet/in.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #define ERR_MSG(msg) do{\ fprintf(stderr, "__%d__ ", __LINE__);\ perror(msg);\ }while(0) #define SER_PORT 8888 //接收方绑定的端口号 #define SER_IP "192.168.125.255" //广播IP int main(int argc, const char *argv[]) { //创建报式套接字 int cfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if(cfd < 0) { ERR_MSG("socket"); return -1; } printf("socket create success cfd=%d\n", cfd); //设置允许广播 int broad = 1; if(setsockopt(cfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &broad, sizeof(broad)) < 0) { ERR_MSG("setsockopt"); return -1; } printf("设置允许广播成功\n"); //绑定客户端自身的地址信息---》非必须绑定 //若不绑定则操作系统会给客户端绑定本机IP及随机端口 //填充地址信息结构体给sendto函数使用,想发给谁就填谁的地址信息 //真实的地址信息结构体根据地址族指定 AF_INET: man 7 IP struct sockaddr_in sin; sin.sin_family = AF_INET; //必须填AF_INET; sin.sin_port = htons(SER_PORT); //接收方绑定的端口号 sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_IP); //接收方绑定的IP char buf[128] = ""; ssize_t res = 0; while(1) { bzero(buf, sizeof(buf)); printf("请输入>>> "); fgets(buf, sizeof(buf), stdin); buf[strlen(buf)-1] = 0; //发送数据, 主动发送给指定接收放,例如这里可以主动发给接收方 if(sendto(cfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) < 0) { ERR_MSG("sendto"); return -1; } printf("sendto success\n"); } //关闭套接字 close(cfd); return 0; }
- 接收方
#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <arpa/inet.h> #include <netinet/in.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #define ERR_MSG(msg) do{\ fprintf(stderr, "__%d__ ", __LINE__);\ perror(msg);\ }while(0) #define PORT 8888 //端口号的网络字节序,1024~49151 #define IP "192.168.125.255" //广播 int main(int argc, const char *argv[]) { //创建报式套接字 int sfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if(sfd < 0) { ERR_MSG("socket"); return -1; } printf("socket create success sfd=%d\n", sfd); //填充地址信息结构体给bind函数使用 //真实的地址信息结构体根据地址族指定 AF_INET: man 7 IP struct sockaddr_in sin; sin.sin_family = AF_INET; //必须填AF_INET; sin.sin_port = htons(PORT); //端口号的网络字节序,1024~49151 sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP); //广播IP //绑定接收方自身的地址信息 if(bind(sfd, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) < 0) { ERR_MSG("bind"); return -1; } printf("bind success\n"); struct sockaddr_in cin; //存储发送放的地址信息 socklen_t addrlen =sizeof(cin); char buf[128] = ""; ssize_t res = 0; while(1) { bzero(buf, sizeof(buf)); //接收数据 --->同时存储这个数据包是从哪里来的,即发送的地址 res = recvfrom(sfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&cin, &addrlen); if(res < 0) { ERR_MSG("recvfrom"); return -1; } printf("[%s:%d] : %s\n", \ inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), buf); } //关闭套接字 close(sfd); return 0; }
66.2.3 组播
66.2.3.1 概念
- 广播的方式是给同一网段下的所有主机发送数据,过多的广播会占用大量带宽,影响正常通信
- 主机之间一对一组的通信方式,只有加入了同一个小组的主机可以接收到此组内的所有数据。
- 组播IP:D类IP地址:224.0.0.0~239.255.255.255
66.2.3.2 组播的发送方流程 —》类似UDP客户端
- socket 创建报式套接字
- bind 非必须绑定
- 填充接收方的地址信息,给sendto函数使用
- IP:组播IP:224.0.0.0~239.255.255.255
PS:不允许填0.0.0.0,若接收方发送方均填0.0.0.0,会默认使用127.0.0.1通信) - PORT:需要与接收方绑定的一致。
- IP:组播IP:224.0.0.0~239.255.255.255
- sendto 发送数据
- close 关闭套接字
66.2.3.3 组播的接收方流程 —》类似UDP服务器
- socket 创建报式套接字
- setsockopt 加入小组(加入多播组)加入的小组与绑定的小组必须一致
level:IPPROTO_IP
optname: IP_ADD_MEMBERSHIP - 填充接收方自身的地址信息,给bind函数使用
- .IP:组播IP:224.0.0.0-239.255.255.255 或者 0.0.0.0(任意IP地址)
- 0.0.0.0:当调用bind函数绑定后,会将本机所有可用IP地址绑定到套接字上。
- 所有可用IP:本机IP(192.168.125.5), 127.0.0.1本地环回IP, 广播IP, 组播IP
- .PORT:1024~49151范围;
- .IP:组播IP:224.0.0.0-239.255.255.255 或者 0.0.0.0(任意IP地址)
- bind 必须绑定
- recvfrom 接收数据
- close 关闭套接字
66.2.3.4 加入多播组
功能:
设置网络属性;
原型:
#include <sys/types.h> /* See NOTES */
#include <sys/socket.h>
int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);
参数:
int sockfd:
指定要设置哪个套接字的网络属性;
int level:
指定要控制的层次等级;
IPPROTO_IP: IP
int optname:
指定操作名称,选项名称。
在第二个参数指定要层次后,该参数用于指定控制该层次的什么;
---- IPPROTO_IP : man 7 IP ----
1. IP_ADD_MEMBERSHIP 加入组播(多播组) ----》optval : struct ip_mreqn*类型
struct ip_mreqn {
struct in_addr imr_multiaddr; /* IP multicast group address */ 指定要加入的组播IP的网络字节序
struct in_addr imr_address; /* IP address of local interface */ 本机IP的网络字节序
int imr_ifindex; /* interface index */ 网络设备索引号(网卡编号)
1. ifconfig查看本机的网卡名: ens33。终端输入ip ad找到ens33对应的编号:2
2. if_nametoindex("网卡名"),返回值就是编号。if_nametoindex("ens33")
3. 填0,自动(默认网卡)
};
void *optval:除非有另外说明,否则optval都是int*类型
socklen_t *optlen/socklen_t optlen:optval指针指向的真实的数据类型大小;
返回值:
成功,返回0;
失败,返回-1,更新errno;
66.2.3.5 组播示例代码
- 发送方
#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <arpa/inet.h> #include <netinet/in.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #define ERR_MSG(msg) do{\ fprintf(stderr, "__%d__ ", __LINE__);\ perror(msg);\ }while(0) #define SER_PORT 8888 //接收方绑定的端口号 #define SER_IP "224.1.2.3" //组播IP : 224.0.0.0-239.255.255.255 int main(int argc, const char *argv[]) { //创建报式套接字 int cfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if(cfd < 0) { ERR_MSG("socket"); return -1; } printf("socket create success cfd=%d\n", cfd); //绑定客户端自身的地址信息---》非必须绑定 //若不绑定则操作系统会给客户端绑定本机IP及随机端口 //填充地址信息结构体给sendto函数使用,想发给谁就填谁的地址信息 //真实的地址信息结构体根据地址族指定 AF_INET: man 7 IP struct sockaddr_in sin; sin.sin_family = AF_INET; //必须填AF_INET; sin.sin_port = htons(SER_PORT); //组播端口 sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_IP); //组播IP char buf[128] = ""; ssize_t res = 0; while(1) { bzero(buf, sizeof(buf)); printf("请输入>>> "); fgets(buf, sizeof(buf), stdin); buf[strlen(buf)-1] = 0; //发送数据, 主动发送给指定接收放,例如这里可以主动发给接收方 if(sendto(cfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) < 0) { ERR_MSG("sendto"); return -1; } printf("sendto success\n"); } //关闭套接字 close(cfd); return 0; }
- 接收方
#include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <arpa/inet.h> #include <netinet/in.h> #include <unistd.h> #include <string.h> #define ERR_MSG(msg) do{\ fprintf(stderr, "__%d__ ", __LINE__);\ perror(msg);\ }while(0) #define PORT 8888 //端口号的网络字节序,1024~49151 #define GRP_IP "224.1.2.3" //组播IP 224.0.0.0-239.255.255.255 #define LOL_IP "192.168.125.5" //ifconfig 的本机IP int main(int argc, const char *argv[]) { //创建报式套接字 int sfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if(sfd < 0) { ERR_MSG("socket"); return -1; } printf("socket create success sfd=%d\n", sfd); //加入多播组 struct ip_mreqn mq; mq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(GRP_IP); //组播IP mq.imr_address.s_addr = inet_addr(LOL_IP); //本机IP,ifconfig mq.imr_ifindex = 2; //网络设备索引号 if(setsockopt(sfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &mq, sizeof(mq)) < 0) { ERR_MSG("setsockopt"); return -1; } printf("加入多播组 [%s] 成功\n", GRP_IP); //填充地址信息结构体给bind函数使用 //真实的地址信息结构体根据地址族指定 AF_INET: man 7 IP struct sockaddr_in sin; sin.sin_family = AF_INET; //必须填AF_INET; sin.sin_port = htons(PORT); //端口号的网络字节序,1024~49151 sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(GRP_IP); //组播IP //绑定接收方自身的地址信息 if(bind(sfd, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) < 0) { ERR_MSG("bind"); return -1; } printf("bind success\n"); struct sockaddr_in cin; //存储发送放的地址信息 socklen_t addrlen =sizeof(cin); char buf[128] = ""; ssize_t res = 0; while(1) { bzero(buf, sizeof(buf)); //接收数据 --->同时存储这个数据包是从哪里来的,即发送的地址 res = recvfrom(sfd, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&cin, &addrlen); if(res < 0) { ERR_MSG("recvfrom"); return -1; } printf("[%s:%d] : %s\n", \ inet_ntoa(cin.sin_addr), ntohs(cin.sin_port), buf); } //关闭套接字 close(sfd); return 0; }