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star2008 发表于 2008-4-22 19:08

用Visual C++实现局域网IP多播

在局域网中，管理员常常需要将某条信息发送给一组用户。如果使用一对一的发送方法，虽然是可行的，但是过于麻烦，也常会出现漏发、错发。为了更有效的解决这种组通信问题，出现了一种多播技术（也常称为组播通信），它是基于IP层的通信技术。为了帮助读者理解，下面将简要的介绍一下多播的概念。&KK|K~`

　　众所周知，普通IP通信是在一个发送者和一个接收者之间进行的，我们常把它称为点对点的通信，但对于有些应用，这种点对点的通信模式不能有效地满足实际应用的需求。例如：一个数字电话会议系统由多个会场组成，当在其中一个会场的参会人发言时，要求其它会场都能即时的得到此发言的内容，这是一个典型的一对多的通信应用，通常把这种一对多的通信称为多播通信。采用多播通信技术，不仅可以实现一个发送者和多个接收者之间进行通信的功能，而且可以有效减轻网络通信的负担，避免资源的无谓浪费。o.ML f*w0o?9S
9h9d.e$zK
　　广播也是一种实现一对多数据通信的模式，但广播与多播在实现方式上有所不同。广播是将数据从一个工作站发出，局域网内的其他所有工作站都能收到它。这一特征适用于无连接协议，因为LAN上的所有机器都可获得并处理广播消息。使用广播消息的不利之处是每台机器都必须对该消息进行处理。多播通信则不同，数据从一个工作站发出后，如果在其它LAN上的机器上面运行的进程表示对这些数据"有兴趣"，多播数据才会制给它们。t+z6Q%E8X8Z*]u[
6n6lD4j#d7f7k:N+Vv
　　本实例由Sender和Receiver两个程序组成，Sender用户从控制台上输入多播发送数据，Receiver端都要求加入同一个多播组，完成接收Sender发送的多播数据。B-rX R}-u9TG(d
!u*i$XT#[*ok
　　一、实现方法

　　1、协议支持

　　并不是所有的协议都支持多播通信，对Win32平台而言，仅两种可从WinSock内访问的协议（IP/ATM）才提供了对多播通信的支持。因通常通信应用都建立在TCP/IP协议之上的，所以本文只针对IP协议来探讨多播通信技术。
3eZ5h:[7n}OWj2l}
　　支持多播通信的平台包括Windows CE 2.1、Windows 95、Windows 98、Windows NT 4、Windows 2000和WindowsXP。自2.1版开始，Windows CE才开始实现对IP多播的支持。本文实例建立在WindowsXP专业版平台上。

　　2、多播地址J.]){(v+L3?Q
*O"F,\iE1{2A
　　IP采用D类地址来支持多播。每个D类地址代表一组主机。共有28位可用来标识小组。所以可以同时有多达25亿个小组。当一个进程向一个D类地址发送分组时，会尽最大的努力将它送给小组的所有成员，但不能保证全部送到。有些成员可能收不到这个分组。举个例子来说，假定五个节点都想通过I P多播，实现彼此间的通信，它们便可加入同一个组地址。全部加入之后，由一个节点发出的任何数据均会一模一样地复制一份，发给组内的每个成员，甚至包括始发数据的那个节点。D类I P地址范围在244.0.0.0到239.255.255.255之间。它分为两类：永久地址和临时地址。永久地址是为特殊用途而保留的。比如，244.0.0.0根本没有使用（也不能使用），244.0.0.1代表子网内的所有系统（主机），而244.0.0.2代表子网内的所有路由器。在RFC 1700文件中，提供了所有保留地址的一个详细清单。该文件是为特殊用途保留的所有资源的一个列表，大家可以找来作为参考。"Internet分配数字专家组"（I A N A）负责着这个列表的维护。在表1中，我们总结了目前标定为"保留"的一些地址。临时组地址在使用前必须先创建，一个进程可以要求其主机加入特定的组，它也能要求其主机脱离该组。当主机上的最后一个进程脱离某个组后，该组地址就不再在这台主机中出现。每个主机都要记录它的进程当前属于哪个组。表1 部分永久地址说明

　　地址说明3y5h:O'eP#c

244.0.0.1 基本地址（保留）
244.0.0.1 子网上的所有系统#^0_Y6_T'TzG
244.0.0.2 子网上的所有路由器
244.0.0.5 子网上所有OSPF路由器K.b p3F*l*m
244.0.0.6 子网上所有指定的OSPF路由器9Z7Hl*K"Sj7I
244.0.0.9 RIP第2版本组地址/O(vBQY?G
244.0.1.1 网络时间协议
244.0.1.24 WINS服务器组地址
　　3、多播路由器
8OTi!x6v7o3i
　　多播由特殊的多播路由器来实现，多播路由器同时也可以是普通路由器。各个多播路由器每分钟发送一个硬件多播信息给子网上的主机(目的地址为244.0.0.1)，要求它们报告其进程当前所属的是哪一组，各主机将它感兴趣的D类地址返回。这些询问和响应分组使用IGMP（Internet group management protocol），它大致类似于ICMP。它只有两种分组：询问和响应，都有一个简单的固定格式，其中有效载荷字段的第一个字段是一些控制信息，第二字段是一个D类地址，在RFC1112中有详细说明。
cpN[d
　　多播路由器的选择是通过生成树实现的，每个多播路由器采用修改过的距离矢量协议和其邻居交换信息，以便向每个路由器为每一组构造一个覆盖所有组员的生成树。在修剪生成树及删除无关路由器和网络时，用到了很多优化方法。 4@-]$w4b3P Ir~!_h

　　4．库支持

　　WinSock提供了实现多播通信的API函数调用。针对IP多播，WinSock提供了两种不同的实现方法，具体取决于使用的是哪个版本的WinSock。第一种方法是WinSock1提供的，要求通过套接字选项来加入一个组；另一种方法是WinSock2提供的，它是引入一个新函数，专门负责多播组的加入，这个函数便是WSAJoinLeaf，它是基层协议是无关的。本文将通过一个多播通信的实例的实现过程，来讲叙多播实现的主要步骤。因为Window98以后版本都安装了Winsock2.0以上版本，所以本文实例在WinSock2.0平台上开发的，但在其中对WinSock1实现不同的地方加以说明。+l6I&R'l Y#qY
8^ TR8i~7F,q
　　二、编程步骤

　　1、启动Visual C++6.0，创建一个控制台项目工程MultiCase。在此项目工程中添加Sender和Receiver两个项目。&Wc8I[l:H
Receiver项目实现步骤：
!u1y _4E(s*io:Qd/I
　　(1)、创建一个SOCK_DGRAM类型的Socket。
/paBr4?F n%p'}o
　　(2)、将此Socket绑定到本地的一个端口上，为了接收服务器端发送的多播数据。$m-xH\&T

　　(3)、加入多播组。

　　①、 WinSock2中引入一个WSAJoinLeaf，此函数原型如下：

SOCKET WSAJoinLeaf( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name, int namelen,
LPWSABUF lpCallerData, LPWSABUF lpCalleeData, LPQOS lpSQOS, LPQOS lpGQOS, DWORD dwFlags );2DODf}C.Irsq

　　其中，第一个参数s代表一个套接字句柄，是自WSASocket返回的。传递进来的这个套接o])n-b~7|2S0I
y5R,GQ _)P(t
　　字必须使用恰当的多播标志进行创建；否则的话WSAJoinLeaf就会失败，并返回错误WSAEINVAL。第二个参数是SOCKADDR（套接字地址）结构，具体内容由当前采用的协议决定，对于IP协议来说，这个地址指定的是主机打算加入的那个多播组。第三个参数namelen（名字长度）是用于指定name参数的长度，以字节为单位。第四个参数lpCallerData（呼叫者数据）的作用是在会话建立之后，将一个数据缓冲区传输给自己通信的对方。第五个参数lpCalleeData（被叫者数据）用于初始化一个缓冲区，在会话建好之后，接收来自对方的数据。注意在当前的Windows平台上，lpCallerData和lpCalleeData这两个参数并未真正实现，所以均应设为NULL。LpSQOS和lpGQOS这两个参数是有关Qos（服务质量）的设置，通常也设为NULL，有关Qos内容请参阅MSDN或有关书籍。最后一个参数dwFlags指出该主机是发送数据、接收数据或收发兼并。该参数可选值分别是：JL_SENDER_ONLY、JL_RECEIVER_ONLY或者JL_BOTH。

　　②、在WinSock1平台上加入多播组需要调用setsockopt函数，同时设置IP_ADD_MEMBERSHIP选项，指定想加入的那个组的地址结构。具体实现代码将在下面代码注释列出。

　　(4)、接收多播数据。uq)`.XuX4J ytq

　　Sender实现步骤：
DMkBY
　　(1)、创建一个SOCK_DGRAM类型的Socket。
A0_'n1?K W7@
　　(2)、加入多播组。

　　(3)、发送多播数据。
3a@@.@#W~
　　3、编译两个项目，在局域网中按如下步骤测试：
_X-bpy0X ux
　　（1）、将Sender.exe拷贝到发送多播数据的ＰＣ上。
^K6DQ O
　　（2）、将Receiver.exe拷贝到多个要求接收多播数据的ＰＣ上。{*{&I&eZv\*q

　　（3）、各自运行相应的程序。3Aw8V)h8r"qcGE\
　
　　（4）、在Sender PC上输入多播数据后，你就可以在Receiver PC上看到输入的多播数据。

star2008 发表于 2008-4-22 19:08

　　 /UZx,EU S+I;?#s
三、程序代码
V!VY)G6X+L4j Wf
!uP g F-ZDdM/zA9L

rvjMZ~!md?0I
//////////////////////////////Receiver.c程序代码：
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MCASTADDR "233.0.0.1" //本例使用的多播组地址。tl6c]g0}E'}
#define MCASTPORT 5150 //绑定的本地端口号。
#define BUFSIZE 1024 //接收数据缓冲大小。{\f5|9e5E!^0q@
int main( int argc,char ** argv)X*J)\A4ql)i:LXw)Y
{
　WSADATA wsd;2eW7uP[+tw
　struct sockaddr_in local,remote,from;
　SOCKET sock,sockM;q2M#A#t~k
　TCHAR recVBuf[BUFSIZE];(_/k/w+}.Vg.m4G+l
　/*struct ip_mreq mcast; // Winsock1.0 */;X;Wh {5XL;T
Q-faj |*O
　int len = sizeof( struct sockaddr_in);RC$@Gp*S
　int ret;
　//初始化WinSock2.2
　if( WSAStartup( MAKEWORD(2,2),&wsd) != 0 )
　{
　　printf("WSAStartup() failed");'\ y&A wBCd ^
　　return -1;o[P*x ^#~:u'S5@cG
　}
　/*i[1KGb)u
　创建一个SOCK_DGRAM类型的SOCKET
　其中,WSA_FLAG_MULTIPOINT_C_LEAF表示IP多播在控制面层上属于"无根"类型;&])Ifw7d;Y
　WSA_FLAG_MULTIPOINT_D_LEAF表示IP多播在数据面层上属于"无根",有关控制面层和 iW5?/yM"[\6d^
　数据面层有关概念请参阅MSDN说明。5Uky7q#[:q
　*/
　if((sock=WSASocket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0,NULL,0, q)V rdK a9g9ef|
　　WSA_FLAG_MULTIPOINT_C_LEAF|WSA_FLAG_MULTIPOINT_D_LEAF|
　　WSA_FLAG_OVERLAPPED)) == INVALID_SOCKET)
　{g'd"u"fqWT
　　printf("socket failed with:%d",WSAGetLastError());
　　WSACleanup();:I0AT%@%dFS
　　return -1;
　}
　//将sock绑定到本机某端口上。
　local.sin_family = AF_INET;
　local.sin_port = htons(MCASTPORT); y j/`X9A9u
　local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
　if( bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local)) == SOCKET_ERROR )
　{
　　printf( "bind failed with:%d ",WSAGetLastError());
　　closesocket(sock);0H6x:H9z;O6YZD
　　WSACleanup();OIu:c+d];z Z&S/e/r1h
　　return -1;
　}.M?(D:g&F c\
　//加入多播组sb_"X[q~/t
　remote.sin_family = AF_INET;
　remote.sin_port = htons(MCASTPORT);
　remote.sin_addr.s_addr = inet_addr( MCASTADDR );yC3^X"rd
　/* Winsock1.0 */
　/*
　mcast.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(MCASTADDR);mfhO7q
　mcast.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;*c2o(k@?
　if( setsockopt(sockM,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,(char*)&mcast,sizeof(mcast)) == SOCKET_ERROR)&P^ ]LKWB
　{
　　printf("setsockopt(IP_ADD_MEMBERSHIP) failed:%d",WSAGetLastError());9E:n!z~"FDT
　　closesocket(sockM); x;F:u9aT-q/a&XB
　　WSACleanup();0h:n@9MAT5i
　　return -1;
　}
　*/DL1c,g"W
　/* Winsock2.0*/1h(s5@o}
　if(( sockM = WSAJoinLeaf(sock,(SOCKADDR*)&remote,sizeof(remote),NULL,NULL,NULL,NULL,
JL_BOTH)) == INVALID_SOCKET)J%^ X+T e k ]pk K%Y
　{b*z(Q@9fP
　　printf("WSAJoinLeaf() failed:%d",WSAGetLastError()); OW}7]g'pP@OR/y
　　closesocket(sock);3JQ.nXnNg|5b
　　WSACleanup();P;e/?8d7ST(D
　　return -1;
　}_a-?"|(Y[~
　//接收多播数据，当接收到的数据为"QUIT"时退出。
　while(1)2QBq|/A0`k
　{
　　if(( ret = recvfrom(sock,recvbuf,BUFSIZE,0,(struct sockaddr*)&from,&len)) == SOCKET_ERROR)RC#T!Ez#A_RN
　　{
　　　printf("recvfrom failed with:%d",WSAGetLastError());T T AJ/aC.f7vD Lh
　　　closesocket(sockM);
　　　closesocket(sock);~-\3k0lA&f
　　　WSACleanup();tB%Ty2L'j
　　　return -1;
　　}Mj3v(s F.F*z
　　if( strcmp(recvbuf,"QUIT") == 0 ) break;
　　else { U"m*^im
　　　recvbuf[ret] = '\0';)d(U$k1z]:zb8{N&P3z
　　　printf("RECV:' %s ' FROM <%s> ",recvbuf,inet_ntoa(from.sin_addr));
　　}~j9UhGL
　}:?2P&|)z1E/J(S
2{3X'y'QPO'G{n1V
　closesocket(sockM);
　closesocket(sock);)kA l ^U%@ E
　WSACleanup();
　return 0;k5d;O-vsk
}

star2008 发表于 2008-4-22 19:09

/////////////////////////////////////////////////////////////////////Sender.c程序代码e+{8WmX"d
#include <winsock2.h>Aum#f1bC+o
#include <ws2tcpip.h>
#include <stdio.h>&xT!`t,[5A+G)K
#include <stdlib.h>X7Q(F${@0VO
#define MCASTADDR "233.0.0.1" //本例使用的多播组地址。)M:wi3H Z Aj
#define MCASTPORT 5150 //本地端口号。
#define BUFSIZE 1024 //发送数据缓冲大小。
int main( int argc,char ** argv)
{
　WSADATA wsd;
　struct sockaddr_in remote;
　SOCKET sock,sockM;9\2E_gNrwK'h.W ~[
　TCHAR sendbuf[BUFSIZE];6WJ@{\3n _u
　int len = sizeof( struct sockaddr_in);
　//初始化WinSock2.2fr7Plxa\
　if( WSAStartup( MAKEWORD(2,2),&wsd) != 0 )3])j!y@Vz
　{~l+hv0R5x
　　printf("WSAStartup() failed");
　　return -1;
　}}}iI%J*_dQ J*Cc
　if((sock=WSASocket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0,NULL,0,@2N,Rr$]
　　WSA_FLAG_MULTIPOINT_C_LEAF|WSA_FLAG_MULTIPOINT_D_LEAF| zwnE0Uz:jKk&C
　　WSA_FLAG_OVERLAPPED)) == INVALID_SOCKET)
　{3\3A` Y:yX&Tc
　　printf("socket failed with:%d",WSAGetLastError());P([:f8z't
　　WSACleanup();
　　return -1;
　}
　//加入多播组AEr2f&Y;?*tH:~I9^
　remote.sin_family = AF_INET;
　remote.sin_port = htons(MCASTPORT);6uk,Jd)X5x
　remote.sin_addr.s_addr = inet_addr( MCASTADDR );
　if(( sockM = WSAJoinLeaf(sock,(SOCKADDR*)&remote,?&c*\KLVF2s3FI
　　sizeof(remote),NULL,NULL,NULL,NULL,
　　JL_BOTH)) == INVALID_SOCKET)
　{
　　printf("WSAJoinLeaf() failed:%d",WSAGetLastError());
　　closesocket(sock);4mR@S,Qp9p"Wo:U*Q
　　WSACleanup();!a3I3u3T0Q S;hp
　　return -1;
　}C'FR)A.[T)wOs3p
1r u|/t\(Y&^L4U
　//发送多播数据，当用户在控制台输入"QUIT"时退出。wCX)|Pje9w
　while(1)AgX-{6^,Gj
　{
　　printf("SEND : ");
　　scanf("%s",sendbuf);~P4r*[u#O8jQ d
　　if( sendto(sockM,(char*)sendbuf,strlen(sendbuf),0,(struct sockaddr*)&remote,sizeof(remote))==SOCKET_ERROR)
　　{%Fgk7wt0Y[Gg
　　　printf("sendto failed with: %d",WSAGetLastError());8I2Y-x%E*LM:RWt
　　　closesocket(sockM);
　　　closesocket(sock);
　　　WSACleanup();lL k {H G
　　　return -1;yO C}E!Itn
　　},A2mb&dE&XS
　　if(strcmp(sendbuf,"QUIT")==0) break;$[a^f1f
　　Sleep(500);
　}5E`!J.V @xJ
(j ah^eC(Z q6Q%n
　closesocket(sockM);Q0p$K9q*qm
　closesocket(sock);
　WSACleanup();{5h$d8~@Ct(M$|
　return 0;
}q#xQFz*A RE
le }y4S4df^Q$V
6k|M5z&W1n
1ZXn8j@cZ
S4G#[;s b$L1]m
　　四、小结
2? KE2Yw7w0N0m,Y
　　本实例对IP多播通信进行了探讨，实例程序由Sender和Receiver两部分组成，Sender用户从控制台上输入多播发送数据，Receiver端都要求加入同一个多播组，完成接收Sender发送的多播数据。

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