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。
①WinSock2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() failedn");
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:%dn",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:%dn",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:%dn",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:%dn",WSAGetLastError());
closesocket(sockM);
closesocket(sock);
WSACleanup();
return -1;
}
if( strcmp(recvbuf,"QUIT") == 0 ) break;
else {
recvbuf[ret] = '';
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() failedn");
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:%dn",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:%dn",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: %dn",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。
