Linux网络编程系列之UDP组播

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了Linux网络编程系列之UDP组播。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

Linux网络编程系列  (够吃,管饱)

        1、Linux网络编程系列之网络编程基础

        2、Linux网络编程系列之TCP协议编程

        3、Linux网络编程系列之UDP协议编程

        4、Linux网络编程系列之UDP广播

        5、Linux网络编程系列之UDP组播

        6、Linux网络编程系列之服务器编程——阻塞IO模型

        7、Linux网络编程系列之服务器编程——非阻塞IO模型

        8、Linux网络编程系列之服务器编程——多路复用模型

        9、Linux网络编程系列之服务器编程——信号驱动模型

一、什么是UDP组播

        UDP组播是指使用用户数据报协议(UDP)实现的组播方式。组播是一种数据传输方式,允许单一数据包同时传输到多个接收者。在UDP组播中,一个数据包可以被多个接收者同时接收,这样可以降低网络传输的负载和提高数据传输效率。

二、特性

        1、支持单向的多对多通信:UDP组播可以同时将一个数据包传输给多个接收者,使多个接收者能够同时获取到相同的数据。

        2、不可靠性:跟普通的UDP一样,UDP组播只提供不可靠的数据传输服务。如果某个接收者没有接收到数据包,发送者不会得到任何提示或反馈信息。

        3、可扩展性:UDP组播支持动态加入和退出组播组,能够自适应地处理组播成员的加入和离开(聊天群里的进群和退群操作)。

        4、低延迟:UDP组播传输的数据包不需要在接收方重新组装,可以直接进行处理,因此具有很低的传输延迟。

        5、高效:UDP组播传输的数据包只需要经过一次发送操作,就可以同时传输到多个接收者,可以有效地降低网络传输的负载。

        6、简单易用:UDP组播不需要复杂的配置和管理,使用简单,能够快速搭建起基于组播的多媒体通信系统。

三、使用场景

        1、多媒体流媒体:UDP组播可以在局域网或广域网上传输音视频流,能够快速地向多个接收者发送相同的视频和音频数据,避免了建立多个点对点的连接。

        2、 分布式应用的数据分发:UDP组播可以实现高效的数据分发,例如在大型集群环境下,可以将某些服务的状态信息广播给所有节点,使得所有节点都能够及时了解到最新的信息。

        3、网络游戏:UDP组播可以用于多人联机游戏,使得多个玩家能够同时收到相同的游戏状态和动作,提高游戏体验。

        4、 网络广播:UDP组播可以用于向多个设备广播事件和消息,例如路由器可以向所有连接的设备发送网络配置信息、DHCP服务器可以向所有设备广播IP地址信息等。

        5、实时数据更新:UDP组播可以用于实时的数据更新,例如在金融行业,可以订阅某些财经数据的实时更新,以便及时响应市场变化。

        可以把UDP组播简单理解为群聊。

四、UDP组播通信流程

        1、发送方

        (1)、建立套接字。使用socket()

        (2)、设置端口复用。使用setsockopt()(可选,推荐)

        (3)、绑定自己的IP地址和端口号。使用bind()(可以省略)

        (4)、发送数据,接收方IP地址要填写为组播地址。使用sendto()

        (5)、关闭套接字。使用close()

        2、接收方

        (1)、建立套接字。使用socket()

        (2)、定义并初始化一个组播结构体。使用struct  ip_mreq;

        (3)、给套接字加入组播属性。使用setsockopt()

        (4)、绑定自己的IP地址和端口号。使用bind(),不可以省略

        (5)、接收数据。使用recvfrom()

        (6)、关闭套接字。使用close()

五、相关函数API

          1、建立套接字

// 建立套接字 
int socket(int domain, int type, int protocol);

// 接口说明
        返回值:成功返回一个套接字文件描述符,失败返回-1

        参数domain:用来指定使用何种地址类型,有很多,具体看别的资源
            (1)PF_INET 或者 AF_INET 使用IPV4网络协议
            (2)其他很多的,看别的资源

        参数type:通信状态类型选择,有很多,具体看别的资源
            (1)SOCK_STREAM    提供双向连续且可信赖的数据流,即TCP
            (2)SOCK_DGRAM     使用不连续不可信赖的数据包连接,即UDP
    
        参数protocol:用来指定socket所使用的传输协议编号,通常不用管,一般设为0

           2、设置端口状态

// 设置端口的状态
int setsockopt(int sockfd, 
               int level, 
               int optname,
               const void *optval, 
               socklen_t optlen);


// 接口说明
        返回值:成功返回0,失败返回-1
        参数sockfd:待设置的套接字

        参数level: 待设置的网络层,一般设成为SOL_SOCKET以存取socket层

        参数optname:待设置的选项,有很多种,具体看别的资源,这里讲常用的
            (1)、SO_REUSEADDR    允许在bind()过程中本地地址可复用,即端口复用
            (2)、SO_BROADCAST    使用广播的方式发送,通常用于UDP广播
            (3)、SO_SNDBUF       设置发送的暂存区大小
            (4)、SO_RCVBUF       设置接收的暂存区大小
            (5)、IP_ADD_MEMBERSHIP 设置为组播

        参数optval:待设置的值

        参数optlen:参数optval的大小,即sizeof(optval)

// 组播结构体
struct ip_mreq
{
    struct in_addr imr_multiaddr;    // 多播组的IP地址,就是组播的IP地址
    struct in_addr imr_interface;    // 需要加入到组的IP地址,就是自己的IP地址
};    

         3、绑定IP地址和端口号

// 绑定自己的IP地址和端口号
 int bind(int sockfd, 
          const struct sockaddr *addr,
          socklen_t addrlen);

// 接口说明
        返回值:
        参数sockfd:待绑定的套接字

        参数addrlen:参数addr的大小,即sizeof(addr)

        参数addr:IP地址和端口的结构体,通用的结构体,根据sockfd的类型有不同的定义
        当sockfd的domain参数指定为IPV4时,结构体定义为
            struct sockaddr_in
            {
                unsigned short int sin_family;    // 需与sockfd的domain参数一致
                uint16_t sin_port;            // 端口号
                struct in_addr sin_addr;      // IP地址 
                unsigned char sin_zero[8];    // 保留的,未使用
            };
            struct in_addr
            {
                uin32_t s_addr;
            }
// 注意:网络通信时,采用大端字节序,所以端口号和IP地址需要调用专门的函数转换成网络字节序
    

         4、字节序转换接口 

// 第一组接口
// 主机转网络IP地址,输入主机IP地址
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

// 主机转网络端口,输入主机端口号
uint16_t htons(uint16_t hostshort);    // 常用

// 网络转主机IP,输入网络IP地址
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

// 网络转主机端口,输入网络端口
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);


// 第二组接口,只能用于IPV4转换,IP地址
// 主机转网络
int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);

// 主机转网络
in_addr_t inet_addr(const char *cp);    // 常用

// 网络转主机
int_addr_t inet_network(const char *cp);

// 网络转主机
char *inet_ntoa(struct in_addr in);    // 常用

// 将本地IP地址转为网络IP地址
int inet_pton(int af, const char *src, void *dst);
// 参数说明:
        参数af:选择是哪一种协议族,IPV4还是IPV6
        参数src:本地IP地址
        参数dst:将本地IP地址转为网络IP地址存储到这里

           5、发送数据

// UDP协议发送数据
ssize_t sendto(int sockfd, 
               const void *buf, 
               size_t len, 
               int flags,
               const struct sockaddr *dest_addr, 
               socklen_t addrlen);

// 接口说明
        返回值:成功返回成功发送的字节数,失败返回-1
        参数sockfd:发送者的套接字
        参数buf:发送的数据缓冲区
        参数len:发送的长度
        参数flags:一般设置为0,还有其他数值,具体查询别的资源
        参数dest_addr:接收者的网络地址
        参数addrlen:接收者的网络地址大小,即sizeof(dest_addr)
    

         6、接收数据

// UDP协议接收数据
ssize_t recvfrom(int sockfd, 
                 void *buf, 
                 size_t len, 
                 int flags, 
                 struct sockaddr *src_addr, 
                 socklen_t *addrlen);

// 接口说明:
        返回值:成功返回成功接收的字节数,失败返回-1
        参数sockfd:接收者的套接字
        参数buf:接收数据缓的冲区
        参数len:接收的最大长度
        参数flags:一般设置为0,还有其他数值,具体查询别的资源
        参数src_addr:发送者的网络地址,可以设置为NULL
        参数addrlen:  发送者的网络地址大小,即sizeof(src_addr)

          7、关闭套接字

// 关闭套接字
int close(int fd);

// 接口说明
        返回值:成功返回0,失败返回-1
        参数fd:套接字文件描述符

六、案例

       实现UDP组播的演示

        发送端GroupSend.c

// UDP组播发送方的案例

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>       
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>

#define SEND_IP   "192.168.64.128"    // 记得改为自己IP
#define SEND_PORT 10000   // 不能超过65535,也不要低于1000,防止端口误用

int main(int argc, char *argv[])
{
    // 1、建立套接字,使用IPV4网络地址,UDP协议
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sockfd == -1)
    {
        perror("socket fail");
        return -1;
    }
    
    // 2、设置端口复用(推荐)
    int optval = 1; // 这里设置为端口复用,所以随便写一个值
    int ret = setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, sizeof(optval));
    if(ret == -1)
    {
        perror("setsockopt fail");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    // 3、绑定自己的IP地址和端口号(可以省略)
    struct sockaddr_in send_addr = {0};
    socklen_t addr_len = sizeof(struct sockaddr);
    send_addr.sin_family = AF_INET;   // 指定协议为IPV4地址协议
    send_addr.sin_port = htons(SEND_PORT);  // 端口号
    send_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SEND_IP); // IP地址

    ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&send_addr, addr_len);
    if(ret == -1)
    {
        perror("bind fail");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    // 4、发送数据,往组播地址
    uint16_t port = 0;  // 端口号
    char ip[20] = {0};  // IP地址
    struct sockaddr_in recv_addr = {0};

    char msg[128] = {0};    // 数据缓冲区
  
    // 注意输入组播地址,范围是D类网络地址,224.0.0.1~239.255.255.254
    printf("please input receiver IP and port\n");
    scanf("%s %hd", ip, &port);
    printf("IP = %s, port = %hd\n", ip, port);
    recv_addr.sin_family = AF_INET;   // 指定用IPV4地址
    recv_addr.sin_port = htons(port); // 接收者的端口号
    recv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);    // 接收者的IP地址
    
    while(getchar() != '\n');   // 清空多余的换行符
    while(1)
    {
        printf("please input data:\n");
        fgets(msg, sizeof(msg)/sizeof(msg[0]), stdin);

        // 发送数据,注意要填写接收者的地址
        ret = sendto(sockfd, msg, strlen(msg), 0, 
            (struct sockaddr*)&recv_addr, addr_len);
        if(ret > 0)
        {
            printf("success: send %d bytes\n", ret);
        }
    }
    
    // 5、关闭套接字
    close(sockfd);

    return 0;
}

        接收端GroupRecv.c

  

// UDP组播接收方的案例

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>       
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>

#define RECV_IP   "192.168.64.128"    // 记得改为自己的地址

#define GROUP_IP   "224.0.0.10"       // 组播地址
#define GROUP_PORT 20000   // 不能超过65535,也不要低于1000,防止端口误用


int main(int argc, char *argv[])
{
    // 1、建立套接字,使用IPV4网络地址,UDP协议
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sockfd == -1)
    {
        perror("socket fail");
        return -1;
    }
    
    // 2、定义并初始化一个组播结构体,设置组播IP
    struct ip_mreq vmreq;
    inet_pton(AF_INET, GROUP_IP, &vmreq.imr_multiaddr); // 初始化组播地址
    inet_pton(AF_INET, RECV_IP, &vmreq.imr_interface);  // 把自己的地址加入到组中

    // 3、给套接字加入组播属性
    int ret = setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &vmreq, sizeof(vmreq));
    if(ret == -1)
    {
        perror("setsockopt fail");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    // 4、绑定自己的IP地址和端口号(不可以省略)
    struct sockaddr_in recv_addr = {0};
    socklen_t addr_len = sizeof(struct sockaddr);
    recv_addr.sin_family = AF_INET;   // 指定协议为IPV4地址协议
    recv_addr.sin_port = htons(GROUP_PORT);  // 端口号,注意绑定为组播的端口号
    // recv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(RECV_IP); // IP地址. 写下面的更好
    recv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  // 本机内所有的IP地址

    ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&recv_addr, addr_len);
    if(ret == -1)
    {
        perror("bind fail");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    // 4、接收数据
    uint16_t port = 0;  // 端口号
    char ip[20] = {0};  // IP地址
    struct sockaddr_in send_addr = {0};
    char msg[128] = {0};    // 数据缓冲区
  
    while(1)
    {
        // 接收数据,注意使用发送者的地址来接收
        ret = recvfrom(sockfd, msg, sizeof(msg)/sizeof(msg[0]), 0, 
            (struct sockaddr*)&send_addr, &addr_len);
        if(ret > 0)
        {
            memset(ip, 0, sizeof(ip));  // 先清空IP
            strcpy(ip, inet_ntoa(send_addr.sin_addr));    // 网络IP转主机IP
            port = ntohs(send_addr.sin_port); // 网络端口号转主机端口号

            printf("[%s:%d] send data: %s\n", ip, port, msg);
            memset(msg, 0, sizeof(msg));    // 清空数据区
        }
    }
    
    // 5、关闭套接字
    close(sockfd);

    return 0;
}

      通信演示 

udp组播,C语言程序设计,Linux,网络,c语言,linux

udp组播,C语言程序设计,Linux,网络,c语言,linux

        注:第一幅图只有一台主机,不好演示;第二幅图有两台主机,一台本机,另外一台用ssh连接,实现了组播。

七、总结

       组播是一种数据传输方式,允许单一数据包同时传输到多个接收者。在UDP组播中,一个数据包可以被多个接收者同时接收,这样可以降低网络传输的负载和提高数据传输效率。组播主要应用以群聊的场景。UDP组播的通信流程,跟UDP的广播的通信流程大致相同,但是要注意组播接收方要定义一个组播结构体,然后把自己的IP地址加入到组播中。可以结合案例加深对组播的理解。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-765871.html

到了这里,关于Linux网络编程系列之UDP组播的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • Linux网络编程——UDP编程

    1、UDP通信协议,服务器端和客户端无需建立连接,只需要知道对方套接字的地址信息就可以发送数据 2、UDP通信流程图: 功能:创建套接字并返回套接字描述符 功能:将套接字与IP地址和端口号绑定 功能:发送数据 功能:接收数据 功能:关闭套接字 1、代码功能:两个进程

    2023年04月19日
    浏览(45)
  • 【socket】从计算机网络基础到socket编程——Windows && Linux C语言 + Python实现(TCP+UDP)

    简单讲一下基础知识,便于后面代码的理解,建议大概浏览一下这一小节内容。这里讲的只是冰山一角,建议大家学习计算机网络相关知识,推荐几本书: 《计算机网络》(谢希仁) 《计算机网络 自顶向下方法》 《计算机网络技术》 《计算机网络基础及应用》 《Linux C从入

    2024年02月08日
    浏览(60)
  • Linux网络编程(四)——UDP通信

    目录 0x01 UDP协议 一、UDP通信简介以及接口 二、UDP的接口 三、UDP收发例程 0x02 广播 一、设置广播数据函数接口 二、广播代码实现 0x03 组播(多播) 一、组播地址 二、设置组播函数接口 三、代码实现 UDP是一个面向无连接的,不可靠的服务,功能即为在IP的数据报服务之上增

    2024年02月12日
    浏览(46)
  • linux【网络编程】之UDP网络程序模拟实现

    本次实验是在腾讯云服务器上进行 做完这次实验,感受最深的就是函数接口方面的问题,我们先来介绍一下需要用到的接口。 2.1.1 socket创建网络通信套接字 2.1.2 bind:绑定Ip和端口号 2.1.3 sockaddr_in结构体 宏中的**##**是将两个字符串合并成一个新字符串,也就是将接收到的sa

    2024年02月03日
    浏览(49)
  • 【Linux】网络基础+UDP网络套接字编程

    只做自己喜欢做的事情,不被社会和时代裹挟着前进,是一件很奢侈的事。 1. 首先计算机是人类设计出来提高生产力的工具,而人类的文明绵延至今一定离不开人类之间互相的协作,既然人类需要协作以完成更为复杂的工作和难题,所以计算机作为人类的工具自然也一定需要

    2024年02月08日
    浏览(63)
  • 【Linux网络】网络编程套接字(预备知识+UDP)

    目录 预备知识 1. 理解源IP地址和目的IP地址 2. 理解源MAC地址和目的MAC地址 3. 认识端口号  4. 理解源端口号和目的端口号 5. 端口号(port) vs 进程pid 6. 认识TCP协议和认识UDP协议 7. 网络字节序 socket编程接口  1. socket 常见API 2. sockaddr结构  简单的UDP网络程序  1. 服务端创建udp

    2024年02月19日
    浏览(58)
  • Go语言实战:网络编程与TCP_UDP

    Go语言是一种现代的编程语言,由Google的Robert Griesemer、Rob Pike和Ken Thompson于2009年开发。Go语言的设计目标是简单、高效、可扩展和易于使用。它具有垃圾回收、类型安全、并发性能等优点。Go语言的网络编程库 net 包提供了TCP/UDP的实现,使得开发者可以轻松地编写网络应用程序

    2024年02月21日
    浏览(66)
  • 【Linux网络编程】基于UDP实现多人聊天室

    UDP(User Datagram Protocol)用户数据报协议,是不可靠的无连接的协议。在数据发送前,因为不需要进行连接,所以可以进行高效率的数据传输。 数据报格式套接字 SOCK_DGRAM 采用UDP只管发送数据而不去验证发送数据的正确性,不论传输是否被接收,数据流是否有丢失,都不再重新发

    2024年02月08日
    浏览(56)
  • 【Linux Network】网络编程套接字(代码练习)—UDP

    目录 1. 常用接口 2. C/S 回声模拟 3. C/S myshell 的制作  Linux网络编程✨ 1. 常用接口 socket:创建套接字: 返回值: 套接字创建成功返回一个文件描述符 ,创建失败返回-1,同时错误码会被设置。 参数: domain: 网络通信 设置为 AF_INET(IPv4)或AF_INET6(IPv6) ; type:基于 UDP的网

    2024年02月03日
    浏览(96)
  • 【Linux网络】网络编程套接字 -- 基于socket实现一个简单UDP网络程序

    我们把数据从A主机发送到B主机,是目的吗?不是,真正通信的不是这两个机器!其实是这两台机器上面的软件(人) 数据有 IP(公网) 标识一台唯一的主机 ,用谁来标识各自主机上客户或者服务进程的唯一性呢? 为了更好的表示一台主机上服务进程的唯一性,我们采用 端口号

    2024年02月12日
    浏览(159)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包