14.1 多播

为了解决用户数量庞大，从而需要创建多个套接字的问题，引入了多播的方案。多播方式的数据传输是基于UDP完成的。

14.1.1 多播的数据传输方式及流量方面的优点

  • 多播服务器端针对特定的多播组，只发送一次数据
  • 即使只发送1次数据，但该组内的所有客户端都会接收到数据
  • 多播组数可在IP地址范围内任意增加
  • 加入特定组即可接收发往该多播组的数据

多播组是D类IP地址（224.0.0.0~239.255.255.255）

14.1.2 路由（Routing）和TTL（Time to Live，生存时间），以及加入组的方法

TTL是Time to Live的简写，是决定“数据包传递距离”的主要因素。TTL表示每经过一个路由，其值就会减一，一直减到0为止，数值为0时，也就无法再次传递数据包。

  1. struct ip_mreq
  2. {
  3.     struct in_addr imr_multiaddr;//第一个成员中写入加入的组IP
  4.     struct in_addr imr_interface;//第二个成员中写入加入该组的套接字所属主机的IP地址
  5. }

14.1.3 实现多播Sender 和 Receiver

  • Sender：向AAA组广播文件中保存的新闻信息。
  • Receiver：接收传递到AAA组的新闻信息。
  1. //news_sender.c
  2. #include<stdio.h>
  3. #include<stdlib.h>
  4. #include<string.h>
  5. #include<unistd.h>
  6. #include<arpa/inet.h>
  7. #include<sys/socket.h>
  9. #define TTL 64
  10. #define BUF_SIZE 30
  11. void error_handling(char *message);
  13. int main(int argc, char *argv[])
  14. {
  15.     int send_sock;
  16.     struct sockaddr_in mul_adr;
  17.     int time_live=TTL;
  18.     FILE *fp;
  19.     char buf[BUF_SIZE];
  20.     if(argc!=3){
  21.         printf("Usage: %s <GroupIP> <PORT>\n", argv[0]);
  22.         exit(1);
  23.     }
  25.     send_sock=socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
  26.     memset(&mul_adr, 0, sizeof(mul_adr));
  27.     mul_adr.sin_family=AF_INET;
  28.     mul_adr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
  29.     mul_adr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
  31.     setsockopt(send_sock, IPPROTO_TP, IP_MULTICAST_TTL, (void*)&time_live, sizeof(time_live));
  32.     if((fp=fopen("news.txt", "r"))==NULL)
  33.         error_handling("fopen() error");
  35.     while(!feof(fp))
  36.     {
  37.         fgets(buf, BUF_SIZE, fp);
  38.         sendto(send_sock, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr*)&mul_adr, sizeof(mul_adr));
  39.         sleep(2);
  40.     }
  41.     fclose(fp);
  42.     close(send_sock);
  43.     return 0;
  44. }
  46. void error_handling(char *message)
  47. {
  48.     fputs(message, stderr);
  49.     fputc('\n', stderr);
  50.     exit(1);
  51. }
  1. //news_receiver.c
  2. #include<stdio.h>
  3. #include<stdlib.h>
  4. #include<string.h>
  5. #include<unistd.h>
  6. #include<arpa/inet.h>
  7. #include<sys/socket.h>
  9. #define BUF_SIZE 30
  10. void error_handling(char *message);
  12. int main(int argc, char *argv[])
  13. {
  14.     int recv_sock;
  15.     int str_len;
  16.     char buf[BUF_SIZE];
  17.     struct sockaddr_in adr;
  18.     struct ip_mreq join_adr;
  19.     if(argc!=3){
  20.         printf("Usage: %s <GroupIP> <PORT>\n", argv[0]);
  21.         exit(1);
  22.     }
  24.     recv_sock=socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
  25.     memset(&adr, 0, sizeof(adr));
  26.     adr.sin_family=AF_INET;
  27.     adr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
  28.     adr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
  30.     if(bind(recv_sock, (struct sockaddr*)&adr, sizeof(adr))==-1)
  31.         error_handling("bind() error");
  33.     join_adr.imr_multiaddr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
  34.     join_adr.imr_interface.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
  36.     setsockopt(recv_sock, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (void*)&join_adr, sizeof(join_adr));
  38.     while(1)
  39.     {
  40.         str_len=recvfrom(recv_sock, buf, BUF_SIZE-1, 0, NULL, 0);
  41.         if(str_len<0)
  42.             break;
  43.         buf[str_len]=0;
  44.         fputs(buf, stdout);
  45.     }
  46.     close(recv_sock);
  47.     return 0;
  48. }
  50. void error_handling(char *message)
  51. {
  52.     fputs(message, stderr);
  53.     fputc('\n', stderr);
  54.     exit(1);
  55. }

14.2 广播

广播定义就是一次性向多个主机发送数据，在这一点上与多播类似，但是传输数据的范围有区别。多播即使在跨越不同网络的情况下，只要加入多播组就可以接收数据。

14.2.1 广播的理解及实现方法

  • 直接广播（Directed Broadcast）
  • 本地广播（Local Broadcast）

二者在代码实现上的差别主要在于IP地址。直接广播的IP地址中除了网络地址外，其余主机地址全部设置为1。

14.2.2 实现广播数据的Sender和Receiver

//news_sender_brd.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 30
void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int send_sock;
    struct sockaddr_in broad_adr;
    FILE *fp;
    char buf[BUF_SIZE];
    int so_brd=1;
    if(argc!=3){
        printf("Usage : %s <Boradcast IP> <PORT>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    send_sock=socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    memset(&broad_adr, 0, sizeof(broad_adr));
    broad_adr.sin_family=AF_INET;
    broad_adr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
    broad_adr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));

    setsockopt(send_sock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (void*)&so_brd, sizeof(so_brd));
    if((fp=fopen("news.txt", "r"))==NULL)
        error_handling("fopen() error");

    while(!feof(fp))
    {
        fgets(buf, BUF_SIZE, fp);
        sendto(send_sock, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr*)&broad_adr, sizeof(broad_adr));
        sleep(2);
    }
    close(send_sock);
    return 0;
}
void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}

//news_receiver_brd.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<sys/socket.h>

#define BUF_SIZE 30
void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int recv_sock;
    struct sockaddr_in adr;
    int str_len;
    char buf[BUF_SIZE];
    if(argc!=2){
        printf("Usage : %s <PORT>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    recv_sock=socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    memset(&adr, 0, sizeof(adr));
    adr.sin_family=AF_INET;
    adr.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
    adr.sin_port=htons(atoi(argv[1]));

    if(bind(recv_sock, (struct sockaddr*)&adr, sizeof(adr))==-1)
        error_handling("bind() error");

    while(1)
    {
        str_len=recvfrom(recv_sock, buf, BUF_SIZE-1, 0, NULL, 0);
        if(str_len<0)
            break;
        buf[str_len]=0;
        fputs(buf, stdout);
    }
    close(recv_sock);
    return 0;
}

void error_handling(char *message)
{
    fputs(message, stderr);
    fputc('\n', stderr);
    exit(1);
}