广播和组播

1. 广播

1.1 知识点

INADDR_ANY代表本机所有地址常用方法当你将套接字绑定到INADDR_ANY，它会监听所有可用的网络接口，这意味着它将接受来自所有本地IP地址的传入连接或数据包

1.1.1 广播的流程

广播发送端： ----> 添加广播属性

1、建立套接字

2、设置该套接字允许进行广播（将广播属性添加进去）

3、填充服务端的结构体广播网络地址

4、将数据发送到广播地址中（sendto）

5、关闭

接收端（服务器）： ----> 绑定所有主机（INADDR_ANY）

1、建立套接字

2、设置该套接字允许进行广播（将广播属性添加进去）

3、填充服务端的结构体，将套接字与广播信息结构体绑定(广播地址和端口号(端口号和广播端口一致))

4、创建结构体存放发送端IP和端口

5、接收数据 recvfrom( )

6、关闭

1.1.2 函数

接口声明：setsockopt() 函数：用于设置套接字选项，以启用广播功能。

参数：

sockfd：套接字文件描述符。

level：指定选项所属的协议层，通常是 SOL_SOCKET。

optname：指定要设置的选项，通常是 SO_BROADCAST，表示启用广播。

optval：指向一个整数变量的指针，通常设置为 1 表示启用广播。

optlen：optval 变量的大小

返回值：

setsockopt() 函数的返回值通常是整数类型的，表示函数调用的成功与否。在成功设置套接字选项时，setsockopt() 返回0，表示操作成功。如果出现错误，则返回-1，并且可以使用 errno 全局变量来确定导致错误的具体原因。

1.2 广播发送消息

发送端broadcast_s.c

#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
//广播发送消息
//发送端
int main()
{
    //1. 创建udp套接字
	int sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);

    //2. 用于设置为允许发送广播权限(套接字默认关闭广播属性)，以启用广播功能。
    int optval = 1;
    socklen_t optval_len = sizeof(optval);//计算长度
    int ret = setsockopt(sock_fd,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&optval,optval_len);//SOL_SOCKET协议，SO_BROADCAST开启广播
    if(-1==ret){
        perror("开启广播失败");
        return -1;
    }


    //这些没必要写，写了也没事
    // local_addr.sin_family = AF_INET;//网际协议
    // local_addr.sin_port = htons(8888);//设置端口 //htons功能是转为主机字节序
    // local_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;//设置ip  INADDR_ANY自动获取本机ip
    // socklen_t local_addr_len = sizeof(local_addr);//计算本机网络地址大小
    // //绑定
    // bind(sock_fd,(struct sockaddr*)&local_addr,local_addr_len);

    //3. 初始化广播地址
    struct sockaddr_in broadcast_addr;

    broadcast_addr.sin_family = AF_INET;//网际协议
    broadcast_addr.sin_port = htons(10000);//设置端口 //htons功能是转为主机字节序
    broadcast_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.124.255");//设置ip  
    socklen_t broadcast_addr_len = sizeof(broadcast_addr);//计算广播网络地址大小

    char sbuf[128];
    while(1){
        memset(sbuf,0,sizeof(sbuf));
        fgets(sbuf,sizeof(sbuf),stdin);
        //4. 广播发送
        sendto(sock_fd,sbuf,sizeof(sbuf),0,(struct sockaddr*)&broadcast_addr,broadcast_addr_len);
    }

    return 0;
}

接收端broadcast_r.c

#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
//广播发送消息
//接收端
int main()
{
    //1. 创建udp套接字
	int sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sock_fd ==-1)
	{
		perror("open sock failed");
		return -1;
	}

    //2. 用于设置套接字选项，以启用广播功能。
    int optval = 1;
    socklen_t optval_len = sizeof(optval);//计算长度
    int ret = setsockopt(sock_fd,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&optval,optval_len);//SOL_SOCKET协议，SO_BROADCAST开启广播
    if(-1==ret){
        perror("开启广播失败");
        return -1;
    }

    //3. 初始化广播地址和绑定套接字
    struct sockaddr_in local_addr;
    local_addr.sin_family = AF_INET;//网际协议
    //接收端端口必须和广播端口一致
    local_addr.sin_port = htons(10000);//设置端口 //htons功能是转为主机字节序
    //INADDR_ANY代表本机所有地址 常用方法当你将套接字绑定到INADDR_ANY，它会监听所有可用的网络接口
    //，这意味着它将接受来自所有本地IP地址的传入连接或数据包
    local_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;//设置ip  
    socklen_t local_addr_len = sizeof(local_addr);//计算本机网络地址大小
    //绑定
    bind(sock_fd,(struct sockaddr*)&local_addr,local_addr_len);

    //4. 定义结构体接收网络地址信息
    struct sockaddr_in broadcast_addr;
    socklen_t broadcast_addr_len = sizeof(broadcast_addr);//计算本机网络地址大小

    
    char rbuf[128];
    while(1){
        memset(rbuf,0,sizeof(rbuf));
        //5. 接收消息
        recvfrom(sock_fd,rbuf,sizeof(rbuf),0,(struct sockaddr*)&broadcast_addr,&broadcast_addr_len);

        //将是一个用于将 IPv4 地址从二进制形式转换为点分十进制字符串形式的C库函数。
		char *ip = inet_ntoa(broadcast_addr.sin_addr);//ip
		unsigned short port = ntohs(broadcast_addr.sin_port);//端口号

        printf("%s %u接收广播的消息为：%s\n",ip,port,rbuf);
    
    }

    return 0;
}

2. 组播

2.1 知识点

2.1.1 组播特点

1）需要给组播设置IP地址，该IP必须是D类地址

2）只有UDP才能设置组播

3) IP地址分类 IP地址 = 网络号 + 主机号

网络号:指的是不同的网络

主机号：指的是同一个网段下用来识别不同的主机。

那也就是说，主机号所占的位数越多，在该网段下的主机数越多

A类地址：保留给政府机构使用

A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”

A类地址范围 1.0.0.1 - 126.255.255.254

B类地址：分配给中等规模的公司

B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”

B类地址范围 128.0.0.1 - 191.255.255.254

C类地址：分配给任何需要的人

C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110” 13 C类地址范围 192.0.0.1 - 223.255.255.254

D类地址：用于组播

D类地址范围 224.0.0.1 - 239.255.255.254

E类地址：用于实验

E类地址范围 240.0.0.1 - 255.255.255.254

2.1.2 组播通信的过程

UDP组播发送端

1、建立套接字（）

2、设置组播地址等属性

3、发送数据

4、关闭

UDP组播接收端

1、建立套接字

2、定义组播结构体，设置组播ip（初始化组播结构体）

3、加入组播属性（也就是设置这个套接字可以接收组播信息）

4、绑定IP地址和端口号

5、创建结构体存放IP和端口

6、接收数据

7、关闭

组播结构体

struct ip_mreq

{

struct in_addr imr_multiaddr; //组播地址

struct in_addr imr_interface; //本机地址

}

struct in_addr imr_multiaddr

{

s_addr;//组播地址

}

struct in_addr imr_interface

{

s_addr;//本机地址

}

2.2 组播通信

发送端zubo_s.c

#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
//组播发送消息
//发送端
int main()
{
    //1.创建udp套接字
	int sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sock_fd ==-1)
	{
		perror("open sock failed");
		return -1;
	}

    //2.初始化组播地址
    struct sockaddr_in send_addr;
    send_addr.sin_family = AF_INET;//网际协议
    //接收端端口必须和组播端口一致
    send_addr.sin_port = htons(10002);//设置端口 
    send_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("224.0.0.1");//设置组播ip 

    socklen_t send_addr_len = sizeof(send_addr);//计算本机网络地址大小

    char sbuf[128];
    while(1){

        memset(sbuf,0,sizeof(sbuf));
        fgets(sbuf,sizeof(sbuf),stdin);
        //3. 发送消息
        sendto(sock_fd,sbuf,sizeof(sbuf),0,(struct sockaddr*)&send_addr,send_addr_len);

    }
    //4. 关闭
    close(sock_fd);

    return 0;
}

接收端zubo_r.c

#include <sys/types.h>        
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
//组播发送消息
//接收端
int main()
{
    //1.创建udp套接字
	int sock_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sock_fd ==-1)
	{
		perror("open sock failed");
		return -1;
	}

    //2.定义组播结构体，设置组播ip（初始化 组播结构体）
    struct ip_mreq m;
    m.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("224.0.0.1");//组播地址
    m.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;//主机地址(需要添加到组的ip)
    socklen_t m_len = sizeof(m);

    //3.加入组播属性（也就是设置这个套接字 可以接收组播信息）
    setsockopt(sock_fd,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&m,m_len);

    //4.初始化本地地址和绑定套接字
    struct sockaddr_in local_addr;
    local_addr.sin_family = AF_INET;//网际协议
    local_addr.sin_port = htons(10002);//设置端口 //htons功能是转为主机字节序
    local_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;//设置ip  

    socklen_t local_addr_len = sizeof(local_addr);//计算本机网络地址大小
    //绑定
    bind(sock_fd,(struct sockaddr*)&local_addr,local_addr_len);

    //5. 定义结构体接收网络地址信息
    struct sockaddr_in recv_addr;
    socklen_t recv_addr_len = sizeof(recv_addr);//计算本机网络地址大小

    char rbuf[128];
    while(1){

        memset(rbuf,0,sizeof(rbuf));
        //6. 接收消息
        recvfrom(sock_fd,rbuf,sizeof(rbuf),0,(struct sockaddr*)&recv_addr,&recv_addr_len);

        //将是一个用于将 IPv4 地址从二进制形式转换为点分十进制字符串形式的C库函数。
		char *ip = inet_ntoa(recv_addr.sin_addr);//ip
		unsigned short port = ntohs(recv_addr.sin_port);//端口号

        printf("接收%s %u的组播消息为：%s\n",ip,port,rbuf);
    
    }
    //7. 关闭
    close(sock_fd);

    return 0;
}