网络通信：单播、广播、组播

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一、网络通信的分类、他们的定义和特点。

二、单播、广播、组播的传输信息的网络拓扑模型。

三、单播、广播、组播的编程实例。

一、网络通信的分类、他们的定义和特点。

二、单播、广播、组播的传输信息的网络拓扑模型。

（一）单播

如图8-1 所看到的，网络中存在信息发送者Source，UserA 和UserC 提出信息需求，网络採用单播方式传输信息。

单播传输特点归纳例如以下：
* Source 向每一个Receiver 地址发送一份独立的拷贝信息：packets for UserA；packets for UserC。
* 网络为每一个Receiver 分别建立一条独立的数据传送通路：Source→ RouterB → RouterE → RouterD → UserA；Source → RouterB → RouterE → RouterF → UserC。
单播方式下，网络中传输的信息量和需求该信息的用户量成正比，当需求该信息的用户量较大时，网络中将出现多份同样信息流。此时，带宽成为保证网络传输质量的重要瓶颈。
单播方式较适合用户稀少的网络，不利于信息规模化发送。

（二）广播

如图8-2 所看到的，网络中存在信息发送者Source，UserA 和UserC 提出信息需求，网络採用广播方式传输信息。
                            

广播传输特点归纳例如以下：
* Source 向本网络广播地址发送且仅发送一份报文：packets for all the network。
* 网络将报文拷贝传送到全部网段，无论是否须要，保证信息到达网络中全部的路由器和用户：UserB 也相同接收到一份拷贝。
广播方式下，网络中全部用户都能接收到该信息，当网络中需求该信息的用户量非常小时，网络资源利用率将非常低，带宽浪费严重。不须要这些信息的用户也会受到影响。
广播方式较适合用户稠密的网络，信息安全性和有偿服务得不到保障。

（三）多播

如图8-3 所看到的，网络中存在信息发送者Source、UserA 和UserC 提出信息需求，网络採用组播方式传输信息。

组播传输特点归纳例如以下：
* Multicast group 称为组播组，使用一个IP 组播地址标识。UserA 和UserC 两个信息接收者，增加该组播组，从而能够接收发往该组播组的数据。
* Source 称为组播源，向该组播组地址发送且仅发送一份报文：packets for the multicast group。网络传输过程中，同样的组播数据流在每一条链路上最多仅有一份。相比单播来说，使用组播方式传递信息，用户的添加不会显著添加网络的负载。
* 依据组播组成员的分布情况，组播路由协议为多目的端的数据包转送建立树型路由。报文在尽可能远的分叉路口（如RouterE）才開始复制和分发，终于传送到组播组成员。相比广播来说，组播数据仅被传输到有接收者的地方，不会造成网络资源的浪费。
* 网络中支持组播功能的路由器称为“组播路由器”，不仅提供组播路由功能，还可以在与网络用户连接的末梢网段上提供组成员管理功能（如RouterD 和RouterF）。同一时候，自己本身也可能是组播组成员。
* 组播组中的成员是动态的，网络中的用户主机能够在不论什么时刻增加和离开组播组。组成员可能广泛分布在网络中的不论什么地方。组播源通常不会同一时候是其发送数据的接收者，即不属于其相应的目的组播组。
* 一个源能够同一时候向多个组播组发送数据；多个源能够同一时候向一个组播组发送报文。
* 为了帮助理解，能够类比收看某电视频道的节目。
* 组播组是发送者和接收者之间的一个约定，如同电视频道。
* 电视台是组播源，它向某频道内发送数据。
* 电视机是接收者主机，观众打开电视机选择收看某频道的节目，表示主机增加某组播组；然后电视机播放该频道电视节目，表示主机接收到发送给这个组的数据。
* 观众能够随时控制电视机的开关和频道间的切换，表示主机动态的增加或退出某组播组。

三、单播、广播、组播的编程实例。

（1）单播实例：(一个echoserver，能够同一时候和多个用户通信)

head.h

<span style="font-size:12px;">#ifndef _HEAD_H_
#define _HEAD_H_#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<strings.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<arpa/inet.h>
#include<netinet/in.h>
#include<error.h>
#include<errno.h>
#include<unistd.h>      //fork
#include<sys/wait.h>#define SER_PORT 50004
#define SER_IP "192.168.192.128"
#define CLIENT_PORT 50000
#define CLIENT_IP "192.168.192.128"#define BUFF_SIZE 100
#define SIZE 20typedef struct _USER
{char name[SIZE];char passwd[SIZE];
}usr;
#define sys_err(_msg)  error(EXIT_FAILURE,errno,_msg)
/*errno是个全局变量，调用之后，能够在错误发生的情况下，也能输出——msg信息
*作为调试用
* */
#endif
</span>

server.c

<span style="font-size:12px;">#include "head.h"
int socket_init()
{int sockfd;struct sockaddr_in sockaddr;if((( sockfd=socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0))==-1))sys_err("socket");bzero(&sockaddr,sizeof(sockaddr));sockaddr.sin_family=AF_INET;sockaddr.sin_port=htons(SER_PORT);sockaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr("127.0.0.1");printf("%d=====\n",sockfd);if((bind(sockfd,(struct sockaddr*)&sockaddr,sizeof(sockaddr)))==-1)sys_err("bind");listen(sockfd,5); //要懂得监听的作用，事实上就是建立一个缓冲队列，让创建的队列最多能够同意五个套接字进入return sockfd;
}int do_echo(int connectfd)
{char sbuf[BUFF_SIZE];char rbuf[BUFF_SIZE];int n;printf("int the server ==========\n");while(1){printf("===============in the do_echo\n");bzero(rbuf,BUFF_SIZE);if((n=recv(connectfd,rbuf,BUFF_SIZE,0))==-1)sys_err("recv");if(n==0)     //假设接受为0，代表client已经断线，返回-1return -1;printf("server:rbuf==%s\n",rbuf);sprintf(sbuf,"%s %s",rbuf,"---------echo");send(connectfd,sbuf,strlen(sbuf),0);}return ;
}
int main(int argc,const char * argv[])
{//步骤：/**1 创建套接字socket();*2 与IP地址绑定bind();*3监听  listen();*4假设有链接，接受链接，进行三次握手accept();*5与client进行数据的传输read(),send();*6关闭套接字close(sockfd);* *注意：要掌握熟练掌握各个接口的调用* 为了实现多client和服务器的交互，该怎么做* */int sockfd;//具有基本属性的套接字描写叙述符int connectfd;//进行三次握手之后的套接字描写叙述符sockfd=socket_init();//listen(sockfd,5); //要懂得监听的作用，事实上就是建立一个缓冲队列，让创建的将要//连接的套接字描写叙述符进队和出队
/****     The   accept()    system   call  is  used  with  connection-based  socket  types*      (SOCK_STREAM, SOCK_SEQPACKET).  It extracts the first connection request on the*      queue  of  pending  connections for the listening socket, sockfd, creates a new*** */pid_t pid;signal(SIGCHLD,SIG_IGN);while(1){connectfd=accept(sockfd,NULL,NULL);   //一个服务器能够和多个client进程多次握手连接。 切记，connect（）函数在UDP协议中也能够用，不是TCP的专用if(connectfd == -1)sys_err("accept");if(-1==(pid=fork())){perror("fork");}else if(pid==0){printf("do_echo===%d\n", do_echo(connectfd));close(connectfd);    //将子进程从父进程拷贝到的套接字资源，关闭了close(sockfd);}}
close(connectfd);//父进程关闭自己的套接字close(sockfd);return 0;}</span><span style="font-size:14px;">
</span>

（2）广播实例：

sender.c  :

<span style="font-size:14px;">#include"head.h"
int main(int argc,const char * argv[])
{int sockfd;struct sockaddr_in sockaddr;char rbuf[BUFF_SIZE];if(-1==(sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)))    //因为TCP仅仅支持一对一通信，UDP能够一对一，一对多，多对一，多对多。因为这个广播。是多对多。所以仅仅能是SOCK_DGRAMperror("socket");bzero(&sockaddr,sizeof(sockaddr));sockaddr.sin_family=AF_INET;sockaddr.sin_port=htons(BRAOD_PORT);   //#define BRAOD_PORT 50001sockaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(BRAOD_IP);//#define BRAOD_IP "192.168.1.255"if(-1==bind(sockfd,(struct sockaddr *)&sockaddr,sizeof(sockaddr)))perror("bind");while(1){bzero(&rbuf,sizeof(rbuf));recvfrom(sockfd,rbuf,BUFF_SIZE,0,(struct sockaddr*)&sockaddr,sizeof(sockaddr));printf("--------%s-------\n",rbuf);}close(sockfd);return 0;
}</span>

（3）组播实例：

sender.c :

<span style="font-size:14px;">#include"head.h"
int main(int argc ,const char * argv[])
{/**创建组播发送方的步骤：*创建套接字*设置组播地址（可选）*发送数据*关闭套接字* */int sockfd;struct sockaddr_in multiaddr;char sbuf[BUFF_SIZE]="hello,xiaowang....\n";int n;if(-1==(sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)))perror("socket");bzero(&multiaddr,sizeof(multiaddr));multiaddr.sin_family=AF_INET;multiaddr.sin_port=htons(MULTI_PORT);   //#define MULTI_PORT 50002   仅仅要是用户自己定义端口就可以multiaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(MULTI_IP);</span>

<span style="font-size:14px;">            //#define MULTI_IP "224.4.4.4"  D类地址是组播地址224.0.0.1---239.255.255.254while(1){sleep(1);if(-1==(n=sendto(sockfd,sbuf,strlen(sbuf),0,(struct sockaddr*)&multiaddr,sizeof(multiaddr))))perror("sendto");printf("in the sending..........\n");}   return 0;
}</span>

recevier.c :

<span style="font-size:14px;">#include"head.h"
int main(int argc,const char * argv[])
{int sockfd;int n;char rbuf[BUFF_SIZE];struct  sockaddr_in groupaddr;//创建套接字if(-1==(sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0)))perror("socket");//增加组播struct ip_mreqn multiaddr;     //这些在Man 2 setsockopt  时在signal的有关描写叙述中能够查到的multiaddr.imr_multiaddr.s_addr=inet_addr(MULTI_IP);multiaddr.imr_address.s_addr=inet_addr(LOCAL_IP);multiaddr.imr_ifindex=0;//设置套接字同意发送组播信息的属性if(-1==setsockopt(sockfd,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&multiaddr,sizeof(multiaddr)))perror("setsockopt");//绑定组播地址bzero(&groupaddr,sizeof(groupaddr));groupaddr.sin_family=AF_INET;groupaddr.sin_port=htons(MULTI_PORT);groupaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(MULTI_IP);bind(sockfd,(struct sockaddr*)&groupaddr,sizeof(groupaddr));int t;while(1){//    bzero(&rbuf,sizeof(rbuf));t=sizeof(groupaddr);if(-1==(n=recvfrom(sockfd,rbuf,BUFF_SIZE,0,(struct sockaddr*)&groupaddr,&t)))perror("recvfrom");sleep(1);  printf("%s-----------\n",rbuf);}return 0;
}
</span>

參考文献：http://www.xici.net/d79537500.htm

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