什麼是多播
組播（Multicast）是網絡一種點對多（one to many）的通信方式，通過報文複製完成網絡中一臺server對應多臺接收者的高效數據傳 送。對其形象的比喻就是類似於廣播電臺和電視臺節目的發送。電臺或電視臺向特定頻道發送他們的節目，而接收者可以根據自己的喜好選擇頻道來收聽或收看節 目。
傳統網絡的通信方式單 播（Unicast） 在許多場合下並不合適，如果強行採於單播方式只是會增加網絡上傳送的報文，還會影響server端的運行效率，如網絡遊戲，網絡視頻會議等。這些場合下由於接收者需要的是同樣的數據，如果有N個 接收者，那麼server就需要把這份數據做成N個報文分別發送給接收者，這樣當接收者增多的情況下，server端發送的報文也同樣需要增多，server端承受這樣的通信量肯定有一個 極值，當接收者到一定程度的時候，不單單是網絡流量增大的問題了，server面臨的只有宕機。
組播在這種場合下就有了用武之地了。Server端需要做的就是向特寫的Group發送一個報文，當網絡的多個接收者對這個報文感興趣的時候，他們可以自由複製得到這個報文。這樣的 情況下，無論接收者增加多少人，Server需要做的只是發送一個報文，而網絡上傳送的是隻是一份報文。
單播用於兩個主機之間的端對端通信，廣播用於一個主機對整個局域網上所有主機上的數據通信。單播和廣播是兩個極端，要麼對一個主機進行通信，要麼對整個局域網上的主機進行通信。實際情況下，經常需要對一組特定的主機進行通信，而不是整個局域網上的所有主機，這就是多播的用途。
多播，也稱爲“組播”，將局域網中同一業務類型主機進行了邏輯上的分組，進行數據收發的時候其數據僅僅在同一分組中進行，其他的主機沒有加入此分組不能收發對應的數據。
單播圖例：
多播圖例：
組播地址
32位的IP地址被分成了A、B、C、D、E五種類型，前三種是我們日常生活常見的，由一個權威部分統一分配。而D類地址我們需要的多播地址， 前三種地址我們可以形象的認爲是一個點，而一個D類多播地址可以認爲是一個頻道。這樣對多播的理解可以形象一點。
D類IP地址就是多播IP地址，即
常見多播保留地址224.0.0.0至239.255.255.255之間的IP地址，並被劃分爲局部連接多播地址、預留多播地址和管理權限多播地址3類：
局部多播地址：在224.0.0.0～224.0.0.255之間，這是爲路由協議和其他用途保留的地址，路由器並不轉發屬於此範圍的IP包。
預留多播地址：在224.0.1.0～238.255.255.255之間，可用於全球範圍（如Internet）或網絡協議。
管理權限多播地址：在239.0.0.0～239.255.255.255之間，可供組織內部使用，類似於私有IP地址，不能用於Internet，可限制多播範圍。
常見的多播保留地址：
實驗：可在主機上執行ping 224.0.0.1，看看有多少主 機有迴應。
IP組播地址到鏈路層地址的轉換
因爲以太網支持多種協議，所以要採取措施分配多播地址，避免衝突。IEEE管理以太網多播地址分配。IEEE把一塊以太網多播地址分給IANA以支持IP多播。塊的地址都以01:00:5e開頭。第25位爲0，低23位爲IPv4組播地址的低23位。IPv4組播地址與MAC地址的映射關係如圖所示：
由於多播組號中的最高5bit在映射過程中被忽略，因此每個以太網多播地址對應的多播組是不唯一的。32個不同的多播組號被映射爲一個以太網地址。例如，多播地址224.128.64.32（十六進制e0.80.40.20）和224.0.64.32（十六進制e0.00.40.20）都映射爲同一以太網地址01:00:5e:00:40:20。
組播需要的網絡環境
如果主機想獲得多播報 文，相鄰的路由器也必須支持IGMP，如果想獲得Internet上的多播報文，主機到Server的這個路徑中所遇到的路由器必須全部支持IGMP，路由器還必須支持源發現協議，如MSDP，PIM_DM，PIM_SM等。
組播的等級
多播主機分爲三個級別：
0級：主機不能發送或接收IP多播。這種主機應該自動丟棄它收到的具有D類目的地址的分組。
1級：主機能發送但不能接收IP多播。在向某個IP多播組發送數據報之前，並不要求主機加入該組。多播數據報的發送方式與單播一樣，除了多播數據報的目的地址是 IP多播組之外。網絡驅動器必須能夠識別出這個地址，把在本地網絡上多播數據報。
2級：主機能發送和接收IP多播。
對這三個等級的理解應 該從socket上。 建立了一個socket以後可以對它進行設置，看它需求什麼。一般現在存在的網絡程序就就是0級了，因爲它們不支持多播，如用於連接web服務器獲取網頁內容的那個socket就應該屬於0級。
一個演唱會現場網絡直 播，由於採用了多播，服務器要向一個多播組發送報文，因爲他不需要獲取接收者的報文，所以可以建立一個socket只向特定的多播組發送數據就可以 了，這個socket應該就是1級。
一個網絡會議的例子， 由於會議是有多個人參加的，每個人都需要接收其它人的報文，所以建立了一個socket，首先把這個socket加入到一個多播組，使其能接收多播組的數據，然後它也可以用這個socket向自己加入的多播組發送自己的狀 態。這個socket就應該是2級。
linux多播編程
linux多播編程步驟：
建立一個socket；
設置多播的參數，例如超時時間TTL，本地迴環許可LOOP等。
加入多播組；
發送和接收數據；
從多播組離開
多播程序設計使用setsockopt()函數和getsockopt()函數來實現，組播的選項是IP層的。
int setsockopt(SOCKET s, int level, int optname, const char FAR * optval, int optlen);
int getsockopt(SOCKET s, int level, int optname, char FAR * optval, int FAR * optlen);
level必須爲IPPROTO_IP，optname就是在 組播起到最主要作用的一個字段，與組播相關的可取值：
可取值 setsockopt() getsockopt() 含 義
IP_MULTICAST_TTL 支持 支持 設置多播組數據的TTL值
IP_ADD_MEMBERSHIP 支持 不支持 在指定接口上加入組播組
IP_DROP_MEMBERSHIP 支持 不支持 退出組播組
IP_MULTICAST_IF 支持 支持 獲取默認接口或設置接口
IP_MULTICAST_LOOP 支持 支持 禁止組播數據回送
1．選項IP_MULTICASE_TTL
選項IP_MULTICAST_TTL允許設置超時TTL，範圍爲0～255之間的任何值。默認情況下，多播報文的TTL被設置成了1,也就是說到這個報文在網絡傳送的時候,它只能在自己所在的網絡傳送,當要向外發送的時候，路由器把TTL減1以後變成了0,這個報文就已經被Discard了。例如：
unsigned char ttl=255;
setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,&ttl,sizeof(ttl));
2．選項IP_MULTICAST_IF
選項IP_MULTICAST_IF用於設置發送組播使用的本地接口，另一個網絡接口會忽略此數據。默認情況下被設置成了本地接口的第一個地址。例如：
struct in_addr addr;
setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_IF,&addr,sizeof(addr));
參數addr是希望多播輸出接口的IP地址，使用INADDR_ANY地址回送到默認接口。
當接收者加入到一個多播組以後，再向這個多播組發送數據，默認情況下在IP層，數據會回送到本地的迴環接口，選項IP_MULTICAST_LOOP用於控制數據是否回送到本地的迴環接口。例如：
unsigned char loop;
setsockopt(s,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_LOOP,&loop,sizeof(loop));參數loop設置爲0禁止回送，設置爲1允許回送。
3．選項IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBERSHIP
加入或者退出一個多播組，通過選項IP_ADD_MEMBERSHIP和IP_DROP_MEMBERSHIP，對一個結構struct ip_mreq類型的變量進行控制，struct ip_mreq原型如下：
struct ip_mreq
{
struct in_addr imn_multiaddr; /*加入或者退出的廣播組IP地址*/
struct in_addr imr_interface; /*加入或者退出的網絡接口IP地址*/
};
選項IP_ADD_MEMBERSHIP用於加入某個多播組，之後就可以向這個多播組發送數據或者從多播組接收數據。此選項的值爲mreq結構，成員imn_multiaddr是需要加入的多播組IP地址，成員imr_interface是本機需要加入廣播組的網絡接口IP地址。例如：
struct ip_mreq ipmr;
ipmr.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
ipmr.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("234.5.6.7");
setsockopt(s, IPPROTO_IP, IP_ADDR_MEMBERSHIP, (char*)&ipmr, sizeof(ipmr));
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作者：ctthuangcheng
來源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/ctthuangcheng/article/details/46566791?utm_source=copy
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