当前位置:首页 > 嵌入式培训 > 嵌入式学习 > 讲师博文 > 嵌入式Linux:组播

嵌入式Linux:组播 时间:2019-03-08      来源:华清远见

一、什么是组播

单播用于两个主机之间的端对端通信,广播用于一个主机对整个局域网上所有主机上的数据通信。单播和广播是两个极端,要么对一个主机进行通信,要么对整个局域网上的主机进行通信。实际情况下,经常需要对一组特定的主机进行通信,而不是整个局域网上的所有主机,这就是多播的用途。

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:

1、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。

2、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。

3、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。

通常组播使用的是第一类地址。

二、IP到以太地址映射

 因为以太网支持多种协议,所以要采取措施分配多播地址,避免冲突。IEEE管理以太网多播地址分配。IEEE把一块以太网多播地址分给IANA以支持IP多播。块的地址都以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:

嵌入式Linux,组播

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。

三、多播主机

多播主机分为三个级别:

0级:主机不能发送或接收I P多播。

这种主机应该自动丢弃它收到的具有D类目的地址的分组。

1级:主机能发送但不能接收I P多播。

在向某个I P多播组发送数据报之前,并不要求主机加入该组。多播数据报的发送方式与单播一样,除了多播数据报的目的地址是 I P多播组之外。网络驱动器必须能够识别出这个地址,把在本地网络上多播数据报。

2级:主机能发送和接收I P多播。

为了接收I P多播,主机必须能够加入或离开多播组,而且必须支持IGMP,能够在至少一个接口上交换组成员信息。多接口主机必须支持在它的接口的一个子网上的多播Net/3符合2级主机要求,可以完成多播路由器的工作。与单播IP选路一样,我们假定所描述的系统是一个多播路由器,并加上了Net/3多播选路的程序。

四、linux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

设置多播组的参数主要使用setsockopt()函数和getsockopt()函数来实现,组播的选项是IP层的。

函数参数如下:

嵌入式Linux,组播

1.选项IP_MULTICASE_TTL

选项IP_MULTICAST_TTL允许设置超时TTL,范围为0~255之间的任何值,例如:

unsigned char ttl=255;

setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,&ttl,sizeof(ttl)); 

2.选项IP_MULTICAST_IF

选项IP_MULTICAST_IF用于设置组播的默认默认网络接口,会从给定的网络接口发送,另一个网络接口会忽略此数据。例如:

struct in_addr addr;

setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_IF,&addr,sizeof(addr));

参数addr是希望多播输出接口的IP地址,使用INADDR_ANY地址回送到默认接口。

默认情况下,当本机发送组播数据到某个网络接口时,在IP层,数据会回送到本地的回环接口,选项IP_MULTICAST_LOOP用于控制数据是否回送到本地的回环接口。例如:

unsigned char loop;

setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_LOOP,&loop,sizeof(loop));参数loop设置为0禁止回送,设置为1允许回送。

3.选项IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBERSHIP

加入或者退出一个多播组,通过选项IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBER- SHIP,对一个结构struct ip_mreq类型的变量进行控制,struct ip_mreq原型如下:

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*/

 

};

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));

五、多播编程实例

服务器端

下面是一个多播服务器的例子。多播服务器的程序设计很简单,建立一个数据包套接字,选定多播的IP地址和端口,直接向此多播地址发送数据就可以了。多播服务器的程序设计,不需要服务器加入多播组,可以直接向某个多播组发送数据。

下面的例子持续向多播IP地址"224.0.0.100"的8888端口发送数据"BROADCAST TEST DATA",每发送一次间隔5s。

/*

*broadcast_server.c - 多播服务程序

*/

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>  

#include<string.h>     

#include<unistd.h>      

#include<sys/types.h>    

#include<sys/socket.h>     

#include<arpa/inet.h>    

#include<netinet/in.h> 

 

#define MCAST_PORT 8888

#define MCAST_ADDR "224.0.0.100"    /*一个局部连接多播地址,路由器不进行转发*/

#define MCAST_DATA "BROADCAST TEST DATA"            /*多播发送的数据*/

#define MCAST_INTERVAL 5                            /*发送间隔时间*/

int main(int argc, char*argv)

{

    int s;

    struct sockaddr_in mcast_addr;     

    s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);         /*建立套接字*/

    if (s == -1)

    {

        perror("socket()");

        return -1;

    }

   

    memset(&mcast_addr, 0, sizeof(mcast_addr));     /*初始化IP多播地址为0*/

    mcast_addr.sin_family = AF_INET;                /*设置协议族类行为AF*/

    mcast_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(MCAST_ADDR);/*设置多播IP地址*/

    mcast_addr.sin_port = htons(MCAST_PORT);        /*设置多播端口*/

   

                                                    /*向多播地址发送数据*/

    while(1) {

        int n = sendto(s,                           /*套接字描述符*/

                                    MCAST_DATA,     /*数据*/

                                    sizeof(MCAST_DATA),    /*长度*/

                                    0,

                                    (struct sockaddr*)&mcast_addr,

                                    sizeof(mcast_addr)) ;

        if( n < 0)

        {

            perror("sendto()");

            return -2;

        }      

       

        sleep(MCAST_INTERVAL);                          /*等待一段时间*/

    }

   

    return 0;

}

客户端

多播组的IP地址为224.0.0.100,端口为8888,当客户端接收到多播的数据后将打印出来。

客户端只有在加入多播组后才能接受多播组的数据,因此多播客户端在接收多播组的数据之前需要先加入多播组,当接收完毕后要退出多播组。

/*

*broadcast_client.c - 多播的客户端

*/

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>  

#include<string.h>     

#include<unistd.h>      

#include<sys/types.h>    

#include<sys/socket.h>     

#include<arpa/inet.h>    

#include<netinet/in.h>    

 

#define MCAST_PORT 8888

#define MCAST_ADDR "224.0.0.100"     /*一个局部连接多播地址,路由器不进行转发*/

#define MCAST_INTERVAL 5                        /*发送间隔时间*/

#define BUFF_SIZE 256                           /*接收缓冲区大小*/

int main(int argc, char*argv[])

{  

    int s;                                      /*套接字文件描述符*/

    struct sockaddr_in local_addr;              /*本地地址*/

    int err = -1;

   

    s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);     /*建立套接字*/

    if (s == -1)

    {

        perror("socket()");

        return -1;

    }   
                                                /*初始化地址*/

    memset(&local_addr, 0, sizeof(local_addr));

    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(s,(struct sockaddr*)&local_addr, sizeof(local_addr)) ;

    if(err < 0)

    {

        perror("bind()");

        return -2;

    }

   

                                                /*设置回环许可*/

    int loop = 1;

    err = setsockopt(s,IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_LOOP,&loop, sizeof(loop));

    if(err < 0)

    {

        perror("setsockopt():IP_MULTICAST_LOOP");

        return -3;

    }

   

    struct ip_mreq mreq;                                /*加入多播组*/

    mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(MCAST_ADDR);  /*多播地址*/

    mreq.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);      /*网络接口为默认*/

                                                        /*将本机加入多播组*/

    err = setsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof

    (mreq));

    if (err < 0)

    {

        perror("setsockopt():IP_ADD_MEMBERSHIP");

        return -4;

    }

   

    int times = 0;

    int addr_len = 0;

    char buff[BUFF_SIZE];

    int n = 0;

                                        /*循环接收多播组的消息,5次后退出*/

    for(times = 0;times<5;times++)

    {

        addr_len = sizeof(local_addr);

        memset(buff, 0, BUFF_SIZE);                 /*清空接收缓冲区*/

                                                    /*接收数据*/

        n = recvfrom(s, buff, BUFF_SIZE, 0,(struct sockaddr*)&local_addr,

        &addr_len);

        if( n== -1)

        {

            perror("recvfrom()");

        }

                                                    /*打印信息*/

        printf("Recv %dst message from server:%s\n", times, buff);

        sleep(MCAST_INTERVAL);

    }

                                                    /*退出多播组*/

    err = setsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_DROP_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof

    (mreq));

       

    close(s);

    return 0;

}

上一篇:linux开发:vim命令

下一篇:Java开发:线程创建的三种方式

热点文章推荐
华清学员就业榜单
高薪学员经验分享
热点新闻推荐
前台专线:010-82525158 企业培训洽谈专线:010-82525379 院校合作洽谈专线:010-82525379 Copyright © 2004-2018 北京华清远见科技发展有限公司 版权所有 ,京ICP备16055225号,京公海网安备11010802025203号