多播报文的发送和接收

​

1       实验目的

掌握多播的原理及如何进行多播报文的发送和接受

2       注意事项

需包括 ws2tcpip.h 文件

发送者和所有接受者在同一网内

不考虑 TTL 值，回环状态

通过 setsockopt( ) 函数设置选项来实现多播数据的发送和接收

3       试验流程

3.1  多播数据发送端流程

l  创建一个数据报套接口

l  设置多播地址 ( 例： 239.192.1.2) 和端口号 ( 例： 12345)

l  调用 setsockopt( ) 函数设置发送的数据报本地接口 (IP_MULTICAST_IF)

struct in_addr interface_addr;

setsockopt ( socket, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF,

                    &interface_addr, sizeof(interface_addr) );

l  使用 sendto 函数发送数据，目标地址为第二步所设置的多播地址

3.2  多播数据接收的流程

l  创建数据报套接口

l  绑定本地地址 (INADDR_ANY) 和端口号 ( 同发送端 )

l  调用 setsockopt( ) 函数设置 IP_ADD_MEMBERSHIP 选项，加入多播组

struct ip_mreq {
               struct in_addr imr_multiaddr;    /* IP multicast address of group */
               struct in_addr imr_interface;     /* local IP address of interface */
                 };
                  struct ip_mreq mreq; 
                  setsockopt ( socket, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, 
                        &mreq, sizeof(mreq) );

l  接收数据

4       源代码

4.1  公共代码

#ifndef _MCASTLIB_H_
#define _MCASTLIB_H_
#include <Winsock2.h>
#include <WS2tcpip.h>
 
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
int mc_join(SOCKET s, in_addr *mcaddr, in_addr *local_if);
int mc_setIF(SOCKET s, const DWORD local_out_if);
int mc_getIF(SOCKET s, DWORD *local_out_if);
int mc_setTTL(SOCKET s, const DWORD ttl);
int mc_getTTL(SOCKET s, DWORD *ttl);
int mc_setLoop(SOCKET s, const BOOL flag);
int mc_getLoop(SOCKET s, BOOL *flag);
int mc_leave(SOCKET s, in_addr *mcaddr, in_addr *local_if);
#ifdef __cplusplus
}
#endif
 
#endif // _MCASTLIB_H_
 
#include "MCastlib.h"
 
int mc_join(SOCKET s, in_addr *mcaddr, in_addr *local_if)
{
          ip_mreq mreq;
          memcpy(&(mreq.imr_interface), local_if, sizeof(in_addr)); // local if
          memcpy(&(mreq.imr_multiaddr), mcaddr, sizeof(in_addr)); // multicast group address
          return (setsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (char*)&mreq, sizeof(mreq)));
}
 
// 为多播报文设置外出接口
int mc_setIF(SOCKET s, const DWORD local_out_if)
{
          return (setsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (char*)&local_out_if, sizeof(local_out_if)));
}
 
//  获取多播报文的外出接口
int mc_getIF(SOCKET s, DWORD *local_out_if)
{
          int len = sizeof(DWORD);
          return (getsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (char*)&local_out_if, &len));
}
 
//  设置外出多播报文的 TTL 值，默认为 1
int mc_setTTL(SOCKET s, const DWORD ttl)
{
          return (setsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (char*)&ttl, sizeof(ttl)));
}
 
//  获取外出多播报文的 ttl 值
int mc_getTTL(SOCKET s, DWORD *ttl)
{
          int len = sizeof(DWORD);
          return (getsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (char*)ttl, &len));
}
 
//  启用或者禁止多播报文环回
int mc_setLoop(SOCKET s, const BOOL flag)
{
          return (setsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (char*)&flag, sizeof(flag)));
}
 
//  获取本地多播回环状态
int mc_getLoop(SOCKET s, BOOL *flag)
{
          int len = sizeof(BOOL);
          return (getsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (char*)flag, &len));
}
 
//  本地接口 local_if 离开多播组
int mc_leave(SOCKET s, in_addr *mcaddr, in_addr *local_if)
{
          ip_mreq mreq;
          memcpy(&(mreq.imr_interface), local_if, sizeof(in_addr)); // local if
          memcpy(&(mreq.imr_multiaddr), local_if, sizeof(in_addr)); // multicast group address
          
          return (setsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_DROP_MEMBERSHIP, (char*)&mreq, sizeof(mreq)));
}

4.2  发送方

//  发送方
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#include <stdio.h>
#include <WINSOCK2.H>
#include "MCastlib.h"
 
void HandleError(char *func);
int main()
{
          WSAData wsaData;
          WSAStartup(WINSOCK_VERSION, &wsaData);
 
          /********* 创建一个数据报套接口 ****************/
          sockaddr_in local;
          memset(&local, 0, sizeof(local));
          local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
          local.sin_family = AF_INET;
          local.sin_port = htons(12345);
SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
          /*********************************************/
 
          /**** 调用 setsockopt( ) 函数设置发送的数据报本地接口 (IP_MULTICAST_IF)****/
mc_setIF(sock, sizeof(sock))
          {
                    printf("mc_setIF: %d/n", WSAGetLastError());
          }
          /**********************************************************************/
/*      //  获取默认的多播报文 TTL 值和回环状态
          DWORD ttl;
          if (mc_getTTL(sock, &ttl) == SOCKET_ERROR)
          {
                    printf("mc_getTTL: %d/n", WSAGetLastError());
          }
          
          BOOL loop;
          if (mc_getLoop(sock, &loop) == SOCKET_ERROR)
          {
                    printf("mc_getLoop: %d/n", WSAGetLastError());
          }
          printf("Multicast default: TTL=%d,LoopBack=%d/n", ttl, loop);
 
          //  设置 TTL 值为 219
          ttl = 219;
          if (mc_setTTL(sock, ttl) == SOCKET_ERROR)
          {
                    printf("mc_setTTL: %d/n", WSAGetLastError());
          }
*/      
 
          /*************** 设置多播地址和端口号 *************/
          sockaddr_in to;
          memset(&to, 0, sizeof(to));
          to.sin_addr.s_addr = inet_addr("239.192.1.2");
          to.sin_family = AF_INET;
          to.sin_port = htons(12345);
          /************************************************/
          
          /*** 使用 sendto 函数发送数据，目标地址为第二步所设置的多播地址 ****/
          char buf[60];
          while (true)
          {
                    printf("INPUT:/n");
                    gets(buf);
                    buf[strlen(buf)] = '/0';
int res = sendto(sock, buf, strlen(buf) + 1, 0, (sockaddr*)&to, sizeof(to));
                    if (res == SOCKET_ERROR)
                    {
                             HandleError("sendto");
                    }
                    else
                    {
                             printf("Send out %d bytes!/n", res);
                             if (strcmp(buf, "QUIT") == 0)
                             {
                                      break;
                             }
                    }
          }
          /***************************************************************/
          return 0;
}
 
void HandleError(char *func)
{
          int errCode = WSAGetLastError();
          char info[65] = {0};
          _snprintf(info, 64, "%s: %d/n", func, errCode);
          printf(info);
}
 
4.3   
 接收方
//  接收方
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#include <stdio.h>
#include "MCastlib.h"
 
int main()
{
          // Init the winsock environment
          WSAData wsaData;
          if (WSAStartup(WINSOCK_VERSION, &wsaData) != 0)
          {
                    printf("Failed to Load a winsock./n");
                    return 0;
          }
          
          //  创建数据报套接口
          SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
          if (sock == INVALID_SOCKET)
          {
                    printf("socket: %d/n", WSAGetLastError());
                    return 0;
          }
          //  绑定本地地址 (INADDR_ANY) 和端口号 ( 同发送端 )
          sockaddr_in local;
          memset(&local, 0, sizeof(local));
          local.sin_family = AF_INET;
          local.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
          local.sin_port = htons(12345);
 
          // bind local socket
          if (bind(sock, (sockaddr*)&local, sizeof(local)) == SOCKET_ERROR)
          {
                    printf("bind: %d/n", WSAGetLastError());
                    return 0;
          }
          
          //  多播组地址
          in_addr mcaddr;
          mcaddr.S_un.S_addr = inet_addr("239.192.1.2");
          //  加入多播组
          if (mc_join(sock, &mcaddr, &(local.sin_addr)) == SOCKET_ERROR)
          {
                    printf("Join Multicast Group: %d/n", WSAGetLastError());
          }
          
          //  接收数据，考虑此时能收到发往哪些目的地址的 UDP 报文
          char buf[65];
          while (true)
          {
                    memset(buf, 0, 65);
                    if (recvfrom(sock, buf, 64, 0, NULL, NULL) == SOCKET_ERROR)
                    {
                             printf("recvfrom: %d/n", WSAGetLastError());
                             break;
                    }
                    else
                    {
                             printf("recvd: %s/n", buf);
                             if (strcmp(buf, "QUIT") == 0)
                             {
                                      break;
                             }
                    }
          }
          return 0;
}