前段時間研究了一小段時間的網(wǎng)絡(luò)多播問題，自己很有感觸，把自己的經(jīng)歷寫出來，希望有需要的可以少走一些彎路。

先說一下原理，我覺得這個還是需要說一下的。

網(wǎng)絡(luò)中存在三種傳輸概念，單播，多播，廣播，單播和廣播大家可能都很了解，單播，連接的建立是一對一的，廣播則是向一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有用戶發(fā)送。

我們這里只說多播，多播的好處我就不說了，節(jié)省帶寬什么的。

其實我個人覺得，單播多播都可以看錯是某種意義上的廣播，單播可以理解為網(wǎng)絡(luò)只有一個用戶，多播則可以理解為是受限制的一組廣播用戶(指定的一組用戶)。

網(wǎng)絡(luò)中存在五種IP地址，A,B,C,D,E類

需要明白的一點事，IP地址分為兩部分，IP=類別+網(wǎng)絡(luò)號+主機號

其中，對于A類地址來說，10.0.0.0 ~ 10.255.255.255為私有地址，127.0.0.0~127.255.255.255為回環(huán)地址，主機ID全0標(biāo)識一個網(wǎng)絡(luò)，主機ID全1表示廣播地址，B類地址：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255為私有地址，主機ID全0標(biāo)識一個網(wǎng)絡(luò)，主機ID全1表示廣播地址，C類地址：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255為私有地址(這個應(yīng)該很熟悉吧)，主機ID全0標(biāo)識一個網(wǎng)絡(luò)，主機ID全1表示廣播地址。

組播對應(yīng)的MAC地址：01-00-5e-xx-xx-xx

映射關(guān)系：

多播只會由感興趣的端口接收，他是怎么知道這些端口的呢?這里就要說D類地址了。這里一定要理解一個概念：多播組。多播的數(shù)據(jù)是定向的發(fā)給一個多播組的，這樣凡是多播組內(nèi)的成員就會收到數(shù)據(jù)，有人問了，網(wǎng)絡(luò)上有那么多多播組，是怎么知道要發(fā)給哪個組。這里就是D類地址了，D類地址充當(dāng)了多播組的標(biāo)識，記住，僅僅是標(biāo)識?？梢岳斫鉃椋嗖ソM的目的地址，多播組的ID。所有的主機可以選擇加入多播組，也就是被標(biāo)記為一個該多播組的一個ID。如何加入多播組是技術(shù)問題，我們后面講。

那么接下來的問題是，分布在全球的這么多臺主機，如果美國的一臺主機加入了這個多播組，英國的一個主機也加入了同樣一個多播組，而我源頭是中國這邊的主機，那么他怎么發(fā)過去呢?

需要考慮的問題，數(shù)據(jù)包如何到達子網(wǎng)路由器(主機-路由器之間的組成員關(guān)系協(xié)議)，數(shù)據(jù)包如何在公網(wǎng)內(nèi)路由(路由器-路由器之間的組播路由協(xié)議)(轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則)，數(shù)據(jù)如何被目的子網(wǎng)路由器接受并轉(zhuǎn)發(fā)。

首先，這個數(shù)據(jù)包要能到達你所在的子網(wǎng)的路由器，這一步如何實現(xiàn)的?答案，是IGMP協(xié)議。

IGMP(Internet Group Management Protocol)，看名字就可以看出是因特網(wǎng)組播管理協(xié)議。是主機與路由器之間唯一的信令協(xié)議。目前有三個版本，V1，V2，V3(不同之處主要是V1，V2，V2是主動離開組播組，V1則是不會主動離開).通過用wireshark軟件抓包測試，你會發(fā)現(xiàn)，目前網(wǎng)絡(luò)上大部分是V2版本的組播協(xié)議包。主機向本地路由器發(fā)送一個IGMP，加入相對應(yīng)的組播(組播地址端口，自己定義)。這樣主機是可以加入組播了，但是到來的組播數(shù)據(jù)包是如何知道數(shù)據(jù)包要發(fā)給誰呢?還是IGMP!當(dāng)發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)包來的時候，本地路由器向本地子網(wǎng)內(nèi)的主機發(fā)送一個查詢報文(IGMP)，加入了多播組的主機則會發(fā)送一個回復(fù)給路由器(IGMP包)，那后面就會轉(zhuǎn)發(fā)此數(shù)據(jù)包了。如果主機要離開組播組怎么辦呢?也是IGMP!主機只需要向路由器發(fā)送一個離開的消息(IGMP包)給路由器就可以了。

數(shù)據(jù)發(fā)送到路由器后，路由器根據(jù)什么將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到其他路由器呢(公網(wǎng)內(nèi)路由器的轉(zhuǎn)發(fā))?答案是：域內(nèi)組播路由協(xié)議及域間組播路由協(xié)議。其實個人感覺不需要區(qū)分這個域間和域內(nèi)路由，我們只需要關(guān)心，數(shù)據(jù)包可以在因特網(wǎng)上自由轉(zhuǎn)發(fā)就可以了。這里需要知道的是兩個域內(nèi)路由協(xié)議，PIM-SM，PIM-DM，DVMRP(主要區(qū)別是密集模式和稀疏模式區(qū)別)。路由器間的轉(zhuǎn)發(fā)需要的是這幾個路由協(xié)議，原理在網(wǎng)上一搜一大堆，我就不講了。這幾個協(xié)議主要在轉(zhuǎn)發(fā)，鄰居發(fā)現(xiàn)什么的有些區(qū)別，比如說剪枝策略。

組播的轉(zhuǎn)發(fā)利用了一個叫逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā)策略(RPF)，RPF協(xié)議決定是否轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)據(jù)包以及丟棄掉。

路由器檢查到達組播包的源地址，如果信息包是在可返回源站點的接口上到達，則RPF檢查成功，信息包被轉(zhuǎn)發(fā)如果RPF檢查失敗，丟棄信息包。

大家這個時候可能對這個有些概念，組播說的也很神乎，比如很省帶寬，畢竟是一發(fā)多，只需要發(fā)送一份，但是可以很多都接受。比單播好用多了，那你可能會問，那組播的應(yīng)用應(yīng)該很廣了?答案是肯定的，組播的應(yīng)用很多，比如多媒體會議，聯(lián)網(wǎng)游戲等。但是有個問題目前確實致命的!應(yīng)用的條件：路由器沒有開啟這個功能!

大致可以說一下組播路由的過程，數(shù)據(jù)包從源端口出發(fā)，經(jīng)路由器轉(zhuǎn)發(fā)(這個應(yīng)該是所有路由器都會經(jīng)過，可是所有哦)，然后到達有目的組播的成員則轉(zhuǎn)發(fā)給他。這個時候你可能會發(fā)現(xiàn)一個問題，如果組播大規(guī)模應(yīng)用的話，那網(wǎng)絡(luò)上這種數(shù)據(jù)包會非常多，畢竟誰都可以創(chuàng)建組播組，然后發(fā)送，路由器是要進行轉(zhuǎn)發(fā)的。

我自己本來也是想實現(xiàn)一個組播功能的類似于視頻會議的應(yīng)用的，但是測試的時候發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)包就是沖不出去內(nèi)網(wǎng)，只能在局域網(wǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)(局域網(wǎng)內(nèi)可以收到)。后來發(fā)現(xiàn)是路由器雖然有這個功能，但是默認都給關(guān)閉了。記得當(dāng)時查這個資料的時候，在一個路由器管理員配置的一個BBS，上面一個人發(fā)帖，有人回答說：管理員如果開啟這個功能，那只能說有病。足可以看出，目前路由器對組播支持的尷尬處境。

所以這里只是提醒一下做這個的朋友，路由器對這個支持不是很好，如果要做的話多考慮一下?？赡芪依斫獠粚Γ绻凶龀鰜磉@個的，希望能提供觀點哈。

附一個簡單的多播程序，同一子網(wǎng)下運行無誤，只需要打開這個客戶端就可以。兩個進程，一個負責(zé)發(fā)，一個負責(zé)接收。

#include <iostream>   
#include <winsock2.h> //注意這里的include文件順序   
#include <Ws2tcpip.h>   
#include <process.h> //_beginthread要求   
   
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")   
   
using namespace std;   
   
const char* MULTICAST_IP = "230.1.1.99"; //多播組地址   
const int MULTICAST_PORT = 2002; //多播組端口   
   
const int BUFFER_SIZE = 1024;   
   
void do_send(void* arg); //讀取用戶輸入并發(fā)送到多播組線程函數(shù)   
void do_read(void* arg); //讀物多播組數(shù)據(jù)函數(shù)   
   
int main()   
{   
    //這個結(jié)構(gòu)被用來存儲被WSAStartup函數(shù)調(diào)用后返回的Windows Sockets數(shù)據(jù)。   
    //它包含Winsock.dll執(zhí)行的數(shù)據(jù)。   
        WSAData wsaData;   
   
        /*  
        使用Socket的程序在使用Socket之前必須調(diào)用WSAStartup函數(shù)。該函數(shù)的第一個參數(shù)指明程序請求使用的Socket版本，其中高位字節(jié)指明副版本、低位字節(jié)指明主版本；操作系統(tǒng)利用第二個參數(shù)返回請求的Socket的版本信息。  
        加載Windows套接字動態(tài)鏈接庫  
        */   
        if( WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData) != 0 )   
        {   
        cout <<"Error in WSAStartup"<<endl;   
        return 0;   
        }   
   
        SOCKET server;   
        //原始的方式   
        /*  
        第一個參數(shù)指定應(yīng)用程序使用的通信協(xié)議的協(xié)議族，對于TCP/IP協(xié)議族，該參數(shù)置AF_INET;  
        第二個參數(shù)指定要創(chuàng)建的套接字類型，流套接字類型為SOCK_STREAM、數(shù)據(jù)報套接字類型為SOCK_DGRAM、  
        原始套接字SOCK_RAW(WinSock接口并不適用某種特定的協(xié)議去封裝它，而是由程序自行處理數(shù)據(jù)包以及協(xié)議首部）；  
        另一種方式WSASocket  
        */   
        server = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //創(chuàng)建一個UDP套接口   
        cout<<"create socket: "<<server<<endl;   
   
        int ret ;   
   
        const int on = 1; //允許程序的多個實例運行在同一臺機器上   
        /*  
        調(diào)用setsockopt()函數(shù)為套接字設(shè)置SO_REUSEADDR選項，以允許套接字綁扎到一個已在使用的地址上。設(shè)置套接字的選項  
        */   
        ret = setsockopt(server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char *)&on, sizeof(on));   
        if( ret == SOCKET_ERROR )   
        {   
        WSACleanup();   
           
        cout<<"Error in setsockopt(SO_REUSEADDR): "<<WSAGetLastError()<<endl;   
        return 0;   
        }   
           
        const int routenum = 10;   
   
        //ret = setsockopt(server,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,\   
           
        ret = setsockopt(server,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,\   
        (char*)&routenum,sizeof(routenum));   
        if( ret == SOCKET_ERROR )   
        {   
        WSACleanup();   
   
        cout<<"Error in setsockopt(IP_MULTICAST_TTL): "<<WSAGetLastError()<<endl;   
        return 0;   
        }   
   
        const int loopback = 0; //禁止回饋   
        //使組播報文環(huán)路有效或無效   
        ret = setsockopt(server,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_LOOP,\   
        (char*)&loopback,sizeof(loopback));   
        if( ret == SOCKET_ERROR )   
        {   
        WSACleanup();   
   
        cout<<"Error in setsockopt(IP_MULTICAST_LOOP): "<<WSAGetLastError()<<endl;   
        return 0;   
        }   
        //地址信息，local設(shè)置為多播組端口   
        sockaddr_in local;   
        memset(&local, 0, sizeof(local));   
        local.sin_family = AF_INET;   
        local.sin_port = htons(MULTICAST_PORT);   
        //INADDR_ANY為0.0.0.0   
        local.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;   
           
        ret = bind(server, (sockaddr*)(&local), sizeof(local));   
   
        if( ret == SOCKET_ERROR )   
        {   
        WSACleanup();   
   
        cout<<"Error in bind: "<<WSAGetLastError()<<endl;   
        return 0;   
        }   
        //多播組結(jié)構(gòu)   
        ip_mreq mreq;   
        memset(&mreq, 0, sizeof(mreq));   
        //本機地址   
        mreq.imr_interface.S_un.S_addr = INADDR_ANY;   
        //點分十進制地址轉(zhuǎn)化為IP地址   
        mreq.imr_multiaddr.S_un.S_addr = inet_addr(MULTICAST_IP);   
   
        //加入一個多播組   
        ret = setsockopt(server,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,\   
        (char*)&mreq,sizeof(mreq));   
        if( ret == SOCKET_ERROR )   
        {   
        WSACleanup();   
   
        cout<<"Error in setsockopt(IP_ADD_MEMBERSHIP): "<<WSAGetLastError()<<endl;   
        return 0;   
        }   
   
        //創(chuàng)建了兩個線程，一個讀用戶輸入并發(fā)送，一個讀多播組數(shù)據(jù)   
        HANDLE hHandle[2];   
        hHandle[0] = (HANDLE)_beginthread(do_send,0,(void*)server);   
        hHandle[1] = (HANDLE)_beginthread(do_read,0,(void*)server);   
   
        //如果用戶輸入結(jié)束，程序就終止了   
        WaitForSingleObject(hHandle[0], INFINITE);   
   
        WSACleanup();   
   
        return 0;   
}   
   
void do_send(void* arg)   
        {   
        SOCKET server = (SOCKET)arg;   
   
        char sendline[BUFFER_SIZE+1];   
   
        sockaddr_in remote;   
        memset(&remote, 0, sizeof(remote));   
        remote.sin_addr.s_addr = inet_addr ( MULTICAST_IP );   
        remote.sin_family = AF_INET ;   
        remote.sin_port = htons(MULTICAST_PORT);   
   
        for(;;) //讀取用戶輸入知道用戶輸入"end"   
        {   
        cin.getline(sendline, BUFFER_SIZE);   
   
        if(strncmp(sendline,"end",3)==0)   
            break;   
   
        //發(fā)送用戶輸入的數(shù)據(jù)到多播組   
        sendto(server, sendline, strlen(sendline), 0, (sockaddr*)(&remote), sizeof(remote));    
        }   
   
        cout<<"do_send end..."<<endl;   
}   
   
void do_read(void* arg)   
{   
        SOCKET server = (SOCKET)arg;   
   
        char buf[BUFFER_SIZE+1];   
        int ret;   
   
        sockaddr_in client;   
        int clientLen;   
   
        for(;;) //一直讀取知道主線程終止   
        {   
        clientLen = sizeof(client);   
        memset(&client, 0, clientLen);   
   
        ret = recvfrom(server, buf, BUFFER_SIZE, 0, (sockaddr*)(&clientLen), &clientLen);   
        if ( ret == 0) //do_read在用戶直接回車發(fā)送了一個空字符串   
        {   
        continue;   
        }   
        else if( ret == SOCKET_ERROR )   
        {   
        if( WSAGetLastError() == WSAEINTR ) //主線程終止recvfrom返回的錯   
        break;   
   
        cout<<"Error in recvfrom: "<<WSAGetLastError()<<endl;   
        break ;   
        }   
        buf[ret] = '\0';   
        cout<<"received: "<<buf<<endl;   
        }   
   
        cout<<"do_read end..."<<endl;   
}