【Linux C | 网络编程】多播的概念、多播地址、UDP实现广播的C语言例子

news2025/1/18 2:09:52

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🎄一、多播概述

在网络编程中，有三种常见的通信方式：单播、广播、多播(组播)，这三种方式对比如下表：

类型	IPv4	IPv6	TCP	UDP	所标识接口数	递送到的接口数
单播	支持	支持	支持	支持	一个	一个
广播	支持			支持	全体	全体
多播	可选	支持		支持	一组	整个组

多播的概念
IP 多播(也称多址广播或组播)技术，是允许一台主机 向 多台主机 发送消息的一种通信方式。单播只向单个IP接口发送数据，广播是向子网内所有IP接口发送数据，多播则介于两者之间，向一组IP接口发送数据。
多播支持IPv4，也支持IPv6。在IPv6中没有广播，认为广播只是特殊(把整个子网视为多播组)的多播。
多播支持UDP，不支持TCP。
多播既可用于局域网，也可用于广域网，而广播一般在局域网使用。

多播的优点
比起广播，多播数据报只会发送到加入多播组的主机，不会像广播那样发给所有主机。

在这里插入图片描述

🎄二、多播地址

多播地址用来标识多播组，IPv4使用D类地址的某一个来表示一个多播组地址，IPv6多播地址的高序字节值为ff。

✨2.1、IPv4 多播地址

IPv4的D类地址（从224.0.0.0到239.255.255.255）是IPv4多播地址，见下图：
在这里插入图片描述
D类地址的低序28位构成多播组ID(group ID)，整个32位地址则称为组地址(group address)。

IPv4的多播地址可分为三类：

链路局部多播地址：224.0.0.0 到 224.0.0.255，这是为路由协议和其它用途保留的地址，路由器并不转发属于此范围的IP包；
预留多播地址：224.0.1.0 到 238.255.255.255，可用于全球范围（如Internet）或网络协议。
管理权限多播地址：239.0.0.0 到 239.255.255.255，可供组织内部使用，类似于私有 IP 地址，不能用于 Internet，可限制多播范围。

下面是若干个IPv4特殊多播地址，这些地址是由IANA确定的，作为永久主机组：
224.0.0.1    所有组播主机
224.0.0.2    所有组播路由器
224.0.0.4    DRMRP 路由器
224.0.0.5    所有 OSPF 的路由器
224.0.0.6    OSPF 指派路由器
224.0.0.9    RPIv2 路由器
224.0.0.10   EIGRP 路由器
224.0.0.13   PIM 路由器
224.0.0.22   IGMPv3
224.0.0.25   RGMP
224.0.1.1    NTP 网络时间协议

✨2.2、IPv6 多播地址

IPv6多播地址的结构如下图，分成4个部分：

高位8比特：全部为1，这是固定的，表示这是一个多播地址；
标志4比特：分以下几种取值
0000：众所周知的多播组；
0001：临时的多播组；
0010：表示多播地址是基于某个单播前缀赋予的；
0011：表示基于单播的多播地址总是临时的。
范围4比特：可能有以下取值
0:保留。
1:接口本地范围(Interface-Local scope )。
2:链路本地范围(Link-Local scope )。
3:基于单播前缀的地址(Unicast-Prefix-based address )。
4:管理本地范围(Admin-Local scope )。
5:站点本地范围(Site-Local scope)。
6:未分配。
7:汇聚点标记(Rendezvous Point flag )。
8:组织本地范围(Organization-Local scope )。
9-D:未分配。
E:全局范围(Global scope。
F:保留。
组ID112比特：低序32位复制到以太网地址的低序32位

在这里插入图片描述

下面是若干特殊的IPv6多播地址。

ff01::1和ff02::1是所有节点(all-nodes）组。子网上所有具有多播能力的节点(主机、路由器和打印机等)必须在所有具有多播能力的接口上加入该组，类似于IPv4的224.0.0.1多播地址。但多播是IPv6的一个组成部分，这与IPv4是不同的。
尽管对应的IPv4组称为所有主机组，而IPv6组称为所有节点组，它们的含义是一致的。IPv6重新命名意在更为清晰地指出本组包括了子网上的主机、路由器、打印机，以及任何IP设备。
ff01::2、ff02::2和ff05::2是所有路由器(all-routers)组。子网上所有多播路由器必须在所有具有多播能力的接口上加入该组，类似于IPv4的224.0.0.2多播地址。