在局域網中，管理員常常需要將某條信息發送給一組用戶。如果使用一對一的發送方法， 雖然是可行的，但是過於麻煩，也常會出現漏發、錯發。為了更有效的解決這種組通信問題 ，出現了一種多播技術（也常稱為組播通信），它是基於IP層的通信技術。為了幫助讀者理 解，下面將簡要的介紹一下多播的概念。
眾所周知，普通IP通信是在一個發送者和一 個接收者之間進行的，我們常把它稱為點對點的通信，但對於有些應用，這種點對點的通信 模式不能有效地滿足實際應用的需求。例如：一個數字電話會議系統由多個會場組成，當在 其中一個會場的參會人發言時，要求其它會場都能即時的得到此發言的內容，這是一個典型 的一對多的通信應用，通常把這種一對多的通信稱為多播通信。采用多播通信技術，不僅可 以實現一個發送者和多個接收者之間進行通信的功能，而且可以有效減輕網絡通信的負擔， 避免資源的無謂浪費。
廣播也是一種實現一對多數據通信的模式，但廣播與多播在實 現方式上有所不同。廣播是將數據從一個工作站發出，局域網內的其他所有工作站都能收到 它。這一特征適用於無連接協議，因為LAN上的所有機器都可獲得並處理廣播消息。使用廣播 消息的不利之處是每台機器都必須對該消息進行處理。多播通信則不同，數據從一個工作站 發出後，如果在其它LAN上的機器上面運行的進程表示對這些數據"有興趣"，多播 數據才會制給它們。
本實例由Sender和Receiver兩個程序組成，Sender用戶從控制台 上輸入多播發送數據，Receiver端都要求加入同一個多播組，完成接收Sender發送的多播數 據。
一、實現方法
1、 協議支持
並不是所有的協議都支持多播通信， 對Win32平台而言，僅兩種可從WinSock內訪問的協議（IP/ATM）才提供了對多播通信的支持 。因通常通信應用都建立在TCP/IP協議之上的，所以本文只針對IP協議來探討多播通信技術 。
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版開始，Windows CE才開始實現對IP多播的支持。本文 實例建立在WindowsXP專業版平台上。
2、多播地址
IP采用D類地址來支持多播 。每個D類地址代表一組主機。共有28位可用來標識小組。所以可以同時有多達25億個小組。 當一個進程向一個D類地址發送分組時，會盡最大的努力將它送給小組的所有成員，但不能保 證全部送到。有些成員可能收不到這個分組。舉個例子來說，假定五個節點都想通過I P多播 ，實現彼此間的通信，它們便可加入同一個組地址。全部加入之後，由一個節點發出的任何 數據均會一模一樣地復制一份，發給組內的每個成員，甚至包括始發數據的那個節點。D類I P地址范圍在244.0.0.0到239.255.255.255之間。它分為兩類：永久地址和臨時地址。永久地 址是為特殊用途而保留的。比如，244.0.0.0根本沒有使用（也不能使用），244.0.0.1代表 子網內的所有系統（主機），而244.0.0.2代表子網內的所有路由器。在RFC 1700文件中，提 供了所有保留地址的一個詳細清單。該文件是為特殊用途保留的所有資源的一個列表，大家 可以找來作為參考。"Internet分配數字專家組"（I A N A）負責著這個列表的維 護。在表1中，我們總結了目前標定為"保留"的一些地址。臨時組地址在使用前必 須先創建，一個進程可以要求其主機加入特定的組，它也能要求其主機脫離該組。當主機上 的最後一個進程脫離某個組後，該組地址就不再在這台主機中出現。每個主機都要記錄它的 進程當前屬於哪個組。 表1 部分永久地址說明
地 址 說 明
244.0.0.1 基本 地址（保留）
244.0.0.1 子網上的所有系統
244.0.0.2 子網上的所有路由器
244.0.0.5 子網上所有OSPF路由器
244.0.0.6 子網上所有指定的OSPF路由器
244.0.0.9 RIP第2版本組地址
244.0.1.1 網絡時間協議
244.0.1.24 WINS服務器組地址
3、 多播路由器
多播由特殊的多播路由器來實現，多播路由器 同時也可以是普通路由器。各個多播路由器每分鐘發送一個硬件多播信息給子網上的主機(目 的地址為244.0.0.1)，要求它們報告其進程當前所屬的是哪一組，各主機將它感興趣的D類地 址返回。這些詢問和響應分組使用IGMP（Internet group management protocol），它大致 類似於ICMP。它只有兩種分組：詢問和響應，都有一個簡單的固定格式，其中有效載荷字段 的第一個字段是一些控制信息，第二字段是一個D類地址，在RFC1112中有詳細說明。
多播路由器的選擇是通過生成樹實現的，每個多播路由器采用修改過的距離矢量協議和其鄰 居交換信息，以便向每個路由器為每一組構造一個覆蓋所有組員的生成樹。在修剪生成樹及 刪除無關路由器和網絡時，用到了很多優化方法。
4．庫支持
WinSock提供了 實現多播通信的API函數調用。針對IP多播，WinSock提供了兩種不同的實現方法，具體取決 於使用的是哪個版本的WinSock。第一種方法是WinSock1提供的，要求通過套接字選項來加入 一個組；另一種方法是WinSock2提供的，它是引入一個新函數，專門負責多播組的加入，這 個函數便是WSAJoinLeaf，它是基層協議是無關的。本文將通過一個多播通信的實例的實現過 程，來講敘多播實現的主要步驟。因為Window98以後版本都安裝了Winsock2.0以上版本，所 以本文實例在WinSock2.0平台上開發的，但在其中對WinSock1實現不同的地方加以說明。
二、編程步驟
1、啟動Visual C++6.0，創建一個控制台項目工程MultiCase。 在此項目工程中添加Sender和Receiver兩個項目。
Receiver項目實現步驟：
(1)、創建一個SOCK_DGRAM類型的Socket。
(2)、將此Socket綁定到本地的一個端口上 ，為了接收服務器端發送的多播數據。
(3)、加入多播組。
①、 WinSock2中 引入一個WSAJoinLeaf，此函數原型如下：
SOCKET WSAJoinLeaf( SOCKET s, const struct sockaddr FAR *name, int namelen,
LPWSABUF lpCallerData, LPWSABUF lpCalleeData, LPQOS lpSQOS, LPQOS lpGQOS, DWORD dwFlags );
其中，第一個參數 s代表一個套接字句柄，是自WSASocket返回的。傳遞進來的這個套接
字必須使用恰當 的多播標志進行創建；否則的話WSAJoinLeaf就會失敗，並返回錯誤WSAEINVAL。第二個參數 是SOCKADDR（套接字地址）結構，具體內容由當前采用的協議決定，對於IP協議來說，這個 地址指定的是主機打算加入的那個多播組。第三個參數namelen（名字長度）是用於指定name 參數的長度，以字節為單位。第四個參數lpCallerData（呼叫者數據）的作用是在會話建立 之後，將一個數據緩沖區傳輸給自己通信的對方。第五個參數lpCalleeData（被叫者數據） 用於初始化一個緩沖區，在會話建好之後，接收來自對方的數據。注意在當前的Windows平台 上，lpCallerData和lpCalleeData這兩個參數並未真正實現，所以均應設為NULL。LpSQOS和 lpGQOS這兩個參數是有關Qos（服務質量）的設置，通常也設為NULL，有關Qos內容請參閱 MSDN或有關書籍。最後一個參數dwFlags指出該主機是發送數據、接收數據或收發兼並。該參 數可選值分別是：JL_SENDER_ONLY、JL_RECEIVER_ONLY或者JL_BOTH。
②、在 WinSock1平台上加入多播組需要調用setsockopt函數，同時設置IP_ADD_MEMBERSHIP選項，指 定想加入的那個組的地址結構。具體實現代碼將在下面代碼注釋列出。
(4)、接收多 播數據。
Sender實現步驟：
(1)、創建一個SOCK_DGRAM類型的Socket。
(2)、加入多播組。
(3)、發送多播數據。
3、編譯兩個項目，在局域 網中按如下步驟測試：
（1）、將Sender.exe拷貝到發送多播數據的ＰＣ上。
（2）、將Receiver.exe拷貝到多個要求接收多播數據的ＰＣ上。
（3）、各自運行相 應的程序。
（4）、在Sender PC上輸入多播數據後，你就可以在Receiver PC上看到 輸入的多播數據。
三、程序代碼
//////////////////////////////Receiver.c程序代碼：
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MCASTADDR "233.0.0.1" //本例使用的多播組地址。
#define MCASTPORT 5150 //綁定的本地端口號。
#define BUFSIZE 1024 //接收數據緩沖大小。
int main( int argc,char ** argv)
{
WSADATA wsd;
struct sockaddr_in local,remote,from;
SOCKET sock,sockM;
TCHAR recvbuf[BUFSIZE];
/*struct ip_mreq mcast; // Winsock1.0 */
int len = sizeof( struct sockaddr_in);
int ret;
//初始化WinSock2.2
if( WSAStartup( MAKEWORD(2,2),&wsd) != 0 )
{
printf("WSAStartup() failed\n");
return -1;
}
/*
創建一個SOCK_DGRAM類型的SOCKET
其中,WSA_FLAG_MULTIPOINT_C_LEAF表示IP多播在控制面層上屬於"無根"類型;
WSA_FLAG_MULTIPOINT_D_LEAF表示IP多播在數據面層上屬於"無根",有關控制面層和
數據面層有關概念請參閱MSDN說明。
*/
if((sock=WSASocket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0,NULL,0,
WSA_FLAG_MULTIPOINT_C_LEAF|WSA_FLAG_MULTIPOINT_D_LEAF|
WSA_FLAG_OVERLAPPED)) == INVALID_SOCKET)
{
printf("socket failed with:%d\n",WSAGetLastError());
WSACleanup();
return -1;
}
//將sock綁定到本機某端口上。
local.sin_family = AF_INET;
local.sin_port = htons(MCASTPORT);
local.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
if( bind(sock,(struct sockaddr*)&local,sizeof(local)) == SOCKET_ERROR )
{
printf( "bind failed with:%d \n",WSAGetLastError());
closesocket(sock);
WSACleanup();
return -1;
}
//加入多播組
remote.sin_family = AF_INET;
remote.sin_port = htons(MCASTPORT);
remote.sin_addr.s_addr = inet_addr( MCASTADDR );
/* Winsock1.0 */
/*
mcast.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(MCASTADDR);
mcast.imr_interface.s_addr = INADDR_ANY;
if( setsockopt(sockM,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,(char*)&mcast,sizeof(mcast)) == SOCKET_ERROR)
{
printf("setsockopt(IP_ADD_MEMBERSHIP) failed:%d\n",WSAGetLastError());
closesocket(sockM);
WSACleanup();
return -1;
}
*/
/* Winsock2.0*/
if(( sockM = WSAJoinLeaf(sock,(SOCKADDR*)&remote,sizeof(remote),NULL,NULL,NULL,NULL, JL_BOTH)) == INVALID_SOCKET)
{
printf("WSAJoinLeaf() failed:%d\n",WSAGetLastError());
closesocket(sock);
WSACleanup();
return -1;
}
//接收多播數據，當接收到的數據為"QUIT"時退出。
while(1)
{
if(( ret = recvfrom(sock,recvbuf,BUFSIZE,0,(struct sockaddr*)&from,&len)) == SOCKET_ERROR)
{
printf("recvfrom failed with:%d\n",WSAGetLastError());
closesocket(sockM);
closesocket(sock);
WSACleanup();
return -1;
}
if( strcmp(recvbuf,"QUIT") == 0 ) break;
else {
recvbuf[ret] = '\0';
printf("RECV:' %s ' FROM <%s> \n",recvbuf,inet_ntoa(from.sin_addr));
}
}
closesocket(sockM);
closesocket(sock);
WSACleanup();
return 0;
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////////Sender.c程序代碼
#include <winsock2.h>
#include <ws2tcpip.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MCASTADDR "233.0.0.1" //本例使用的多播組地址。
#define MCASTPORT 5150 //本地端口號。
#define BUFSIZE 1024 //發送數據緩沖大小。
int main( int argc,char ** argv)
{
WSADATA wsd;
struct sockaddr_in remote;
SOCKET sock,sockM;
TCHAR sendbuf[BUFSIZE];
int len = sizeof( struct sockaddr_in);
//初始化WinSock2.2
if( WSAStartup( MAKEWORD(2,2),&wsd) != 0 )
{
printf("WSAStartup() failed\n");
return -1;
}
if((sock=WSASocket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0,NULL,0,
WSA_FLAG_MULTIPOINT_C_LEAF|WSA_FLAG_MULTIPOINT_D_LEAF|
WSA_FLAG_OVERLAPPED)) == INVALID_SOCKET)
{
printf("socket failed with:%d\n",WSAGetLastError());
WSACleanup();
return -1;
}
//加入多播組
remote.sin_family = AF_INET;
remote.sin_port = htons(MCASTPORT);
remote.sin_addr.s_addr = inet_addr( MCASTADDR );
if(( sockM = WSAJoinLeaf(sock,(SOCKADDR*)&remote,
sizeof(remote),NULL,NULL,NULL,NULL,
JL_BOTH)) == INVALID_SOCKET)
{
printf("WSAJoinLeaf() failed:%d\n",WSAGetLastError());
closesocket(sock);
WSACleanup();
return -1;
}
//發送多播數據，當用戶在控制台輸入"QUIT"時退出。
while(1)
{
printf("SEND : ");
scanf("%s",sendbuf);
if( sendto(sockM,(char*)sendbuf,strlen(sendbuf),0,(struct sockaddr*)&remote,sizeof(remote))==SOCKET_ERROR)
{
printf("sendto failed with: %d\n",WSAGetLastError());
closesocket(sockM);
closesocket(sock);
WSACleanup();
return -1;
}
if(strcmp(sendbuf,"QUIT")==0) break;
Sleep(500);
}
closesocket(sockM);
closesocket(sock);
WSACleanup();
return 0;
}
四、小結
本實例對IP多播通信進行了探討，實例程序由Sender和Receiver兩部分組成，Sender 用戶從控制台上輸入多播發送數據，Receiver端都要求加入同一個多播組，完成接收Sender 發送的多播數據。
