Linux下廣播與多播編程

Linux網(wǎng)絡(luò)編程第十單元廣播與多播編程1/20單播一臺(tái)主機(jī)向另一臺(tái)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)廣播一臺(tái)主機(jī)向本子網(wǎng)內(nèi)所有主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)多播一臺(tái)主機(jī)向網(wǎng)絡(luò)中的部分主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)2/203第十單元廣播與多播編程10.1

廣播的概念10.2

多播的概念

3/20主機(jī)A向B發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程某機(jī)器A要向主機(jī)B發(fā)送報(bào)文，會(huì)查詢本地的ARP緩存表，找到B的IP地址對(duì)應(yīng)的MAC地址后，就會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果未找到，則廣播A一個(gè)ARP請(qǐng)求報(bào)文（攜帶主機(jī)A的IP地址Ia和物理地址Pa），請(qǐng)求IP地址為Ib的主機(jī)B回答物理地址Pb。網(wǎng)上所有主機(jī)包括B都收到ARP請(qǐng)求，但只有主機(jī)B識(shí)別自己的IP地址，于是向A主機(jī)發(fā)回一個(gè)ARP響應(yīng)報(bào)文。其中就包含有B的MAC地址，A接收到B的應(yīng)答后，就會(huì)更新本地的ARP緩存。接著使用這個(gè)MAC地址發(fā)送數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)就是以廣播方式工作的，所以A發(fā)送的數(shù)據(jù)被子網(wǎng)所有主機(jī)接收，每個(gè)主機(jī)判斷幀的MAC地址是否與自己的一致，不一致則丟棄，一致則向上層傳遞數(shù)據(jù)判斷處理。4/20廣播一個(gè)IP地址由網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)組成。所有主機(jī)號(hào)部分為全1的IP地址是廣播地址。某臺(tái)主機(jī)向子網(wǎng)內(nèi)所有主機(jī)發(fā)數(shù)據(jù)，即向IP為主機(jī)號(hào)全1的地址發(fā)數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)送方主機(jī)發(fā)現(xiàn)目的地址為子網(wǎng)廣播地址時(shí)，會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)幀中MAC地址設(shè)為全1。帶有這樣MAC地址的幀在經(jīng)過(guò)子網(wǎng)任何主機(jī)都將被數(shù)據(jù)鏈路層接收并向上層協(xié)議傳遞，如IP層。上層協(xié)議經(jīng)過(guò)判斷，如果有相應(yīng)進(jìn)程處理廣播數(shù)據(jù)報(bào)，則發(fā)送到進(jìn)程相應(yīng)的端口，否則丟棄數(shù)據(jù)。5/20發(fā)送應(yīng)用進(jìn)程UDPIPv4數(shù)據(jù)鏈路UDPIPv4數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路IPv4UDP接收應(yīng)用進(jìn)程以太網(wǎng)頭部IPv4頭部UDP頭部UDP數(shù)據(jù)子網(wǎng)128.7.6目的以太網(wǎng)=ff:ff:ff:ff:ff:ff幀類型=0800目的IP=128.7.6.255協(xié)議=UDP目的端口=520Sendto

目的IP=128.7.6.255目的端口=520丟棄協(xié)議=UDP幀類型0800128.7.6.99=單播128.7.6.255=廣播128.7.6.5=單播128.7.6.255=廣播協(xié)議=UDP端口=5206/20廣播的實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端：創(chuàng)建UDP套接字設(shè)置套接字要發(fā)送廣播數(shù)據(jù)調(diào)用sendto函數(shù)向廣播地址發(fā)送數(shù)據(jù)，如192.168.50.255。客戶端：創(chuàng)建UDP套接字綁定本地地址到套接字上。接收數(shù)據(jù)。7/20設(shè)置套接字發(fā)送廣播數(shù)據(jù)一般情況下，如果調(diào)用sendto，只能向非廣播地址發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)。如果要發(fā)送廣播數(shù)據(jù)報(bào)，必須告訴內(nèi)核，可以通過(guò)設(shè)置SO_BROADCAST套接口選項(xiàng)來(lái)做到這一點(diǎn)。inton=1;setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&on,sizeof(int));8/20廣播實(shí)例服務(wù)端為tserv.c，運(yùn)行時(shí)需指定廣播地址和端口號(hào)，運(yùn)行后每3秒發(fā)送一次廣播，將本機(jī)時(shí)間通知本子網(wǎng)內(nèi)所有主機(jī)。客戶端為tcli.c，作用是偵聽某一固定端口的數(shù)據(jù)報(bào)，接收一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)就返回。9/20第十單元廣播與多播編程10.1

廣播的概念10.2

多播的概念

10/20多播多播是對(duì)單播和廣播的一種折中方案。廣播限于局域網(wǎng)，多播可以用于局域網(wǎng)也可跨廣域網(wǎng)。11/20多播地址多播是通過(guò)D類地址進(jìn)行的，D類地址的前4位為1110，后面28位為多播的組標(biāo)識(shí)。地址范圍224.0.0.0到239.255.255.255特殊的IPv4多播地址：224.0.0.0保留224.0.0.1本子網(wǎng)上所有主機(jī)224.0.0.2本子網(wǎng)上所有網(wǎng)關(guān)224.0.1.1NTP(網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議)組12/20多播的原理當(dāng)一個(gè)多播分組到達(dá)一個(gè)以太網(wǎng)時(shí)，形成幀后它的MAC地址為01:00:5e:xx:xx:xx，其后23位由多播組標(biāo)識(shí)的后23位映射而成。例如目的地址為224.0.1.1的多播分組，在以太網(wǎng)上幀的MAC地址就為01:00:5e:00:01:01。11100000000000000000000100000001000000010000000001011110000000000000000100000001IP地址MAC地址13/20多播地址中的組由于多播IP地址中組標(biāo)識(shí)有28位，而映射到MAC地址的只有23位，還差5位，所以有32個(gè)組將映射成相同的MAC地址，例如224.0.1.1，225.0.1.1,239.128.1.1都映射到MAC地址01:00:5e:00:01:01。因此要由IP層來(lái)檢驗(yàn)到達(dá)的多播分組是否是自已所加入的多播組。如果不是，則拋棄該分組。14/20應(yīng)用程序UDPIP層132.0.0.100數(shù)據(jù)鏈路層52:37:4a:6d:7f:5e應(yīng)用程序UDPIP層132.0.0.129應(yīng)用程序UDPIP層132.0.0.168數(shù)據(jù)鏈路層52:23:4e:6f:2c:35數(shù)據(jù)鏈路層00:2e:2c:5f:ae:3f發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)IP:224.0.1.1端口1234通過(guò)ARP解析224.0.1.1對(duì)應(yīng)01:00:5e:00:01:01接收數(shù)據(jù)報(bào)端口1234應(yīng)用程序指定132.0.0.129加入多播組224.0.1.1IP層指示接收MAC地址為01:00:5e:00:01:01的幀加入225.0.1.1丟棄多播數(shù)據(jù)報(bào)在子網(wǎng)中的發(fā)送接收15/20多播的實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端：創(chuàng)建UDP套接字調(diào)用sendto函數(shù)向多播地址發(fā)送數(shù)據(jù)，如224.0.4.5。客戶端：創(chuàng)建UDP套接字加入一個(gè)多播組。綁定本地地址到套接字上。接收數(shù)據(jù)。16/20如何加入多播組加入多播組的方法是：設(shè)置套接口選項(xiàng)IP_ADD_MEMBERSHIP。它要用要如下結(jié)構(gòu)：struct

ip_mreq{

struct

in_addr

imr_multiaddr;/*IPv4的D類多播地址*/struct

in_addr

imr_interface;/*本地接口IPv4地址*/};例：setsockopt(sockfd,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mcaddr,sizeof(struct

ip_mreq