多播

广播和多播（组播）仅用于UDP

多播，也称为“组播”，将局域网中同一业务类型主机进行了逻辑上的分组，进行数据收发的时候其数据仅仅在同一分组中进行，其他的主机没有加入此分组不能收发对应的数据。

多播IP地址

多播的地址是特定的，D类地址用于多播。D类IP地址就是多播IP地址，即224.0.0.0至239.255.255.255之间的IP地址，并被划分为局部连接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址3类：

• 局部多播地址：在224.0.0.0～224.0.0.255之间，这是为路由协议和其他用途保留的地址，路由器并不转发属于此范围的IP包
• 预留多播地址：在224.0.1.0～238.255.255.255之间，可用于全球范围（如Internet）或网络协议
• 管理权限多播地址：在239.0.0.0～239.255.255.255之间，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

其他特殊地址

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

多播地址到以太网地址的转换

以太网多播地址范围地址：01:00:5e:00:00:00 -- 01:00:5e:7f:ff:ff

地址都以01:00:5e开头。第25位为0，低23位为IPv4组播地址的低23位。IPv4组播地址与MAC地址的映射关系如图所示：

由于多播组号中的最高5bit在映射过程中被忽略，因此每个以太网多播地址对应的多播组是不唯一的。32个不同的多播组号被映射为一个以太网地址。例如，多播地址224.128.64.32（十六进制e0.80.40.20）和224.0.64.32（十六进制e0.00.40.20）都映射为同一以太网地址01:00:5e:00:40:20。

多播编程步骤

1>建立一个socket;
2>设置多播的参数，例如超时时间TTL，本地回环许可LOOP等
3>加入多播组
4>发送和接收数据
5>从多播组离开

多播程序设计使用setsockopt()函数和getsockopt()函数来实现，组播的选项是IP层的。

int setsockopt(
SOCKET s,
int level,
int optname,
const char* optval,
int optlen
);

s(套接字): 指向一个打开的套接口描述字
level:(级别)： 指定选项代码的类型。
SOL_SOCKET: 基本套接口
　　IPPROTO_IP: IPv4套接口
　　IPPROTO_IPV6: IPv6套接口
　　IPPROTO_TCP: TCP套接口
optname(选项名)： 选项名称

getsockopt()/setsockopt()的选项	含    义
IP_MULTICAST_TTL	设置多播组数据的TTL值
IP_ADD_MEMBERSHIP	在指定接口上加入组播组
IP_DROP_MEMBERSHIP	退出组播组
IP_MULTICAST_IF	获取默认接口或设置接口
IP_MULTICAST_LOOP	禁止组播数据回送

optval(选项值): 是一个指向变量的指针 类型：整形，套接口结构， 其他结构类型:linger{}, timeval{ }
optlen(选项长度) ：optval 的大小

广播组结构体：

struct ip_mreq          
{ 
    struct in_addr imn_multiaddr;      /*加入或者退出的广播组IP地址*/ 
  　struct in_addr imr_interface;      /*加入或者退出的网络接口IP地址*/
};

加入或者退出一个多播组，通过选项IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBERSHIP，对一个结构struct ip_mreq类型的变量进行控制

选项IP_ADD_MEMBERSHIP用于加入某个多播组，之后就可以向这个多播组发送数据或者从多播组接收数据。此选项的值为mreq结构，成员imn_multiaddr是需要加入的多播组IP地址，成员imr_interface是本机需要加入广播组的网络接口IP地址。例如：

struct ip_mreq mreq;
setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));

实例

服务端：

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netdb.h>
#include<sys/types.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define MCAST_PORT 8888
#define MCAST_ADDR "224.0.0.88"  // 多播地址
#define MCAST_DATA "BROADCAST TEST DATA"  // 多播内容
#define MCAST_INTERVAL 5  //多播时间间隔
using namespace std;

int main()
{
    int sock;
    struct sockaddr_in mcast_addr;
    sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sock==-1)
    {
        cout<<"socket error"<<endl;
        return -1;
    }
    memset(&mcast_addr,0,sizeof(mcast_addr));
    mcast_addr.sin_family=AF_INET;
    mcast_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(MCAST_ADDR);
    mcast_addr.sin_port=htons(MCAST_PORT);
    while(1)
    {       //向局部多播地址发送多播内容
        int n=sendto(sock,MCAST_DATA,sizeof(MCAST_DATA),0,(struct sockaddr*)&mcast_addr,sizeof(mcast_addr));
        if(n<0)
        {
            cout<<"send error"<<endl;
            return -2;
        }
        else
        {
            cout<<"send message is going ...."<<endl;
        }
        sleep(MCAST_INTERVAL);

    }
    return 0;
}

客户端：

#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netdb.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#define MCAST_PORT 8888
#define MCAST_ADDR "224.0.0.88" /*一个局部连接多播地址，路由器不进行转发*/
#define MCAST_INTERVAL 5  //发送时间间隔
#define BUFF_SIZE 256   //接收缓冲区大小
using namespace std;
int main()
{
    int sock;
    struct sockaddr_in local_addr;
    int err=-1;
    sock=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);
    if(sock==-1)
    {
        cout<<"sock error"<<endl;
        return -1;
    }
    /*初始化地址*/
    local_addr.sin_family=AF_INET;
    local_addr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
    local_addr.sin_port=htons(MCAST_PORT);
    /*绑定socket*/
    err=bind(sock,(struct sockaddr*)&local_addr,sizeof(local_addr));
    if(err<0)
    {
        cout<<"bind error"<<endl;
        return -2;
    }
    /*设置回环许可*/
    int loop=1;
    err=setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_LOOP,&loop,sizeof(loop));
    if(err<0)
    {
        cout<<"set sock error"<<endl;
        return -3;
    }
    struct ip_mreq mreq;/*加入广播组*/
    mreq.imr_multiaddr.s_addr=inet_addr(MCAST_ADDR);//广播地址
    mreq.imr_interface.s_addr=htonl(INADDR_ANY); //网络接口为默认
    /*将本机加入广播组*/
    err=setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));
    if(err<0)
    {
        cout<<"set sock error"<<endl;
        return -4;
    }
    int times=0;
    socklen_t addr_len=0;
    char buff[BUFF_SIZE];
    int n=0;
    /*循环接受广播组的消息，5次后退出*/
    for(times=0;;times++)
    {
        addr_len=sizeof(local_addr);
        memset(buff,0,BUFF_SIZE);
        n=recvfrom(sock,buff,BUFF_SIZE,0,(struct sockaddr*)&local_addr,&addr_len);
        if(n==-1)
        {
            cout<<"recv error"<<endl;
            return -5;
        }
        /*打印信息*/
        printf("RECV %dst message from server : %s
",times,buff);
        sleep(MCAST_INTERVAL);
    }
    /*退出广播组*/
    err=setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_DROP_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));
    close(sock);
    return 0;
}