udp多播/组播那些事

news2024/9/23 5:32:16

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多播与组播

多播（multicast）和组播（groupcast）是相同的概念，用于描述在网络中一对多的通信方式。在网络通信中，单播（unicast）是一对一的通信方式，广播（broadcast）是一对所有的通信方式，而多播（或组播）是一对多的通信方式。

多播/组播通信允许一个发送者将数据包同时传输给多个接收者，这些接收者形成一个接收组（receiving group）或多播组（multicast group）。发送者只需发送一次数据包，而不需要为每个接收者单独发送。

只存在于udp

UDP协议支持多播和广播，而TCP协议不直接支持广播和多播。

UDP协议是一种无连接的协议，它允许应用程序通过多播地址或广播地址发送数据包。多播地址是一个预定义的IP地址范围，用于标识多播组，而广播地址则是一个特殊的IP地址，用于向网络中的所有主机发送数据包。

在UDP中，你可以使用特定的套接字选项设置多播地址，并使用sendto()函数发送数据包到多播组。接收端可以通过加入相同的多播组地址，使用recvfrom()函数接收多播数据包。

相比之下，TCP协议是一种面向连接的协议，它提供可靠的、有序的数据传输。TCP协议不直接支持多播和广播功能，因为它是基于点对点通信模型的，只能通过建立一对一的连接进行数据传输。

多播接收端程序

以下是一个使用C语言编写的简单示例，用于接收和发送多播数据包：

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

#define MULTICAST_GROUP "239.0.0.1" // 多播组地址
#define PORT 12345                 // 多播组的端口号
#define MAX_BUFFER_SIZE 1024       // 接收缓冲区大小

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in multicastAddr;
    struct sockaddr_in clientAddr;
    char buffer[MAX_BUFFER_SIZE];

    // 创建UDP套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置套接字选项，允许接收多播数据
    int enable = 1;
    if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &enable, sizeof(enable)) < 0) {
        perror("setsockopt SO_REUSEADDR failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 绑定到本地地址和端口
    memset(&clientAddr, 0, sizeof(clientAddr));
    clientAddr.sin_family = AF_INET;
    clientAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    clientAddr.sin_port = htons(PORT);

    if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&clientAddr, sizeof(clientAddr)) < 0) {
        perror("bind failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 加入多播组
    struct ip_mreq multicastReq;
    multicastReq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(MULTICAST_GROUP);
    multicastReq.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    if (setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (char *)&multicastReq, sizeof(multicastReq)) < 0) {
        perror("setsockopt IP_ADD_MEMBERSHIP failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Waiting for multicast messages...\n");

    while (1) {
        // 接收多播数据包
        socklen_t addrLen = sizeof(multicastAddr);
        ssize_t recvLen = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr *)&multicastAddr, &addrLen);
        if (recvLen < 0) {
            perror("recvfrom failed");
            exit(EXIT_FAILURE);
        }

        buffer[recvLen] = '\0';
        printf("Received multicast message: %s\n", buffer);
    }

    // 关闭套接字
    close(sockfd);

    return 0;
}

在该示例中，我们使用socket()函数创建了一个UDP套接字，并使用setsockopt()函数设置了SO_REUSEADDR选项，以便允许套接字重新使用本地地址。然后，我们使用bind()函数将套接字绑定到本地地址和端口。

接下来，我们使用IP_ADD_MEMBERSHIP选项加入多播组，指定了多播组地址和本地网络接口。这样，套接字就可以接收到发送到指定多播组的数据包。

最后，我们使用一个循环来持续接收多播数据包。使用recvfrom()函数从套接字接收数据包，并打印接收到的消息。

请注意，接收端和发送端应该使用相同的多播组地址和端口号以进行通信。

多播发送断程序

以下是一个使用C语言编写的简单多播发送示例：

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

#define MULTICAST_GROUP "239.0.0.1" // 多播组地址
#define PORT 12345                 // 多播组的端口号

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in multicastAddr;
    char *message = "Hello, Multicast!";

    // 创建UDP套接字
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置多播组地址和端口号
    memset(&multicastAddr, 0, sizeof(multicastAddr));
    multicastAddr.sin_family = AF_INET;
    multicastAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(MULTICAST_GROUP);
    multicastAddr.sin_port = htons(PORT);

    // 发送多播数据包
    if (sendto(sockfd, message, strlen(message), 0, (struct sockaddr *)&multicastAddr, sizeof(multicastAddr)) < 0) {
        perror("sendto failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Multicast message sent.\n");

    // 关闭套接字
    close(sockfd);

    return 0;
}