剖析Linux操作系统的网络多播IP技术

核心提示：摘要 多播广播是用于建立分步式系统：例如网络游戏、ICQ聊天构建、远程视频会议系统的重要工具，使用多播广播的程序和UDP向单个介绍方发送信息的程序相似，剖析Linux操作系统的网络多播IP技术，区别在于多播广播程序使用特殊的多播ip地址， 目录 一、配置linux支持多播IP 二、使用Linux多播IP广播数据 例如本

摘要

多播广播是用于建立分步式系统：例如网络游戏、ICQ聊天构建、远程视频会议系统的重要工具。使用多播广播的程序和UDP向单个介绍方发送信息的程序相似。区别在于多播广播程序使用特殊的多播ip地址。

目录

一、配置linux支持多播IP

二、使用Linux多播IP广播数据

例如本地计算机的的IP地址是：127.0.0.1二它的多播地址是： 224.0.0.1。这是由RCF 1390定义的。为发送IP多播数据，发送者需要确定一个合适的多播地址，这个地址代表一个组。IPv4多播地址采用D类IP地址确定多播的组。在Internet中，多播地址范围是从224.0.0.0到234.255.255.255。其中比较重要的地址有：

224.0.0.1 － 网段中所有支持多播的主机

224.0.0.2 － 网段中所有支持多播的路由器

224.0.0.4 － 网段中所有的DVMRP路由器

224.0.0.5 － 所有的OSPF路由器

224.0.0.6 － 所有的OSPF指派路由器

224.0.0.9 － 所有RIPv2路由器

IPv6地址空间中有1/256的地址空间分配给多播地址。一个FF（11111111）值标识该地址是多播地址。标识段高三位始终设置为0并保留。第四位T标识设置为0时表示一个永久分配的多播地址。T标识设置为1时，表示非永久分配的多播地址，这种地址作为一个临时的多播地址。

一、配置Linux支持多播IP

在默认状态下，大多Linux发行版本关闭的对多播IP的支持。为了在Linux系统使用多播套接口，需要从新配置和编译Linux内核。下面看一下配置步骤：

1.cd /usr/src/linux

2.make menuconfig

3.选择网络选项

4.选中IP：Enable Multicasting IP一项

5.保存并从menuconfig 退出

6.运行：make dep；make clean；make bzlmage

7.cp／vmlinuz／vdimLz_good

8.cparch/i386/boot/zImage／vmlinzz

9.cd／etc

10.编辑lilo．conf，加入针对／vmlinuz_good的内核新选项

11.运行li1o

Linux内核编译后，以超级用户身份运行命令： ＃router add –net 224.0.0.0 netmask 224.0.0.0 dev lo

核实命令是否加入系统，运行命令：

＃route –eKernel IP routing table
Destination　　 gatewary　 Genmask　　　 Flags  MSS  Window irtt Iface
10.0.0.0　　　  *　　　　 255.255.255.0  U　　 0　　 0　　  0　 eth0
127.0.0.0　　　 *　　　　 255.0.0.0　　  U　　 0　　 0　　  0　  lo
BASE_ADDRESS>MC *　　　　 240.0.0.0　　  U　　 0　　 0　　  0　　 lo
Default　　　　 10.0.0.1　 0.0.0.0　　　 UG　  0　　 0　　  0　　 eth0

其中出现多播地址： 224.0.0.1。就表示配置成功了。

二、使用Linux多播IP广播数据
　　1、首先在服务器端建立多播程序：

服务器端程序代码和解释：

/* * broadcast.c - An IP multicast server */
#include 
#include 
#include 
#include 
#include #include 
#include int port = 6789;
int main(void)
{　　
int socket_descriptor;　
 struct sockaddr_in address;　
  /*  首先建立套接口 */
　  socket_descriptor = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);　
  if (socket_descriptor == -1) 
{　　　
  perror("Opening socket"); 
　　　 exit(EXIT_FAILURE);　
  }　 
 /* 初始化IP多播地址 */ 
 memset(&address, 0, sizeof(address));　 
 address.sin_family = AF_INET;　
 address.sin_addr.s_addr = inet_addr("224.0.0.1"); 
 address.sin_port = htons(port);　
  /* 开始进行IP多播 */　
while(1) { 
 if(sendto(socket_descriptor, "test from broadcast", 
 sizeof("test from broadcast"), 0,　 
 (struct sockaddr *)&address, sizeof(address)) < 0) 
{　
 perror("sendto");　
 exit(EXIT_FAILURE); 
 }　 
 sleep(2);　
}　
exit(EXIT_SUCCESS);}

2、创建Linux客户端的程序多播IP广播

建立好广播服务器后，就需要一个客户端的收听程序，收听多播IP广播要求在程序中作以下几项工作：

（1）、多播方收听，客户端编写通知Linux内核每个指定的套接口加入多播IP广播组。

（2）、收听方必须运行在同一个Linux计算机的不同进程的同一个套接口。

（3）、编写配置端口设定广播信息可以发送给同一个Linux主机，这样作的用处是在同一个Linux主机上测试广播程序和收听程序，易于调试。

客户端程序代码和解释:

/* * listen.c - An IP multicast client */
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
char * host_name = "224.0.0.1";
 /* 多播IP地址 */
int port = 6789;
int main(void)
{ 
　 struct ip_mreq command; 
　 int loop = 1;
 /* 多播循环 */ 
  int iter = 0;
  int sin_len;
  char message[256];
  int socket_descriptor;
 struct sockaddr_in sin;
 struct hostent *server_host_name;
 if((server_host_name = gethostbyname(host_name)) == 0)
 {
　 perror("gethostbyname");
　 exit(EXIT_FAILURE);
　  }　 
 /*bzero(&sin, sizeof(sin));*/
memset(&sin, 0, sizeof(sin));
  sin.sin_family = AF_INET;
  sin.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
  sin.sin_port = htons(port);
  if((socket_descriptor = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1) 
{ perror("socket");
 exit(EXIT_FAILURE);
 }
 /* 调用bind之前，设置套接口选项启用多播IP支持*/
 loop = 1;
 if(setsockopt(socket_descriptor, 
SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR,
 &loop, sizeof(loop)) < 0)
{ 
 perror("setsockopt:SO_REUSEADDR");
 exit(EXIT_FAILURE);
  }
if(bind(socket_descriptor, 
(struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin)) < 0)
 {
　 perror("bind"); 
　 exit(EXIT_FAILURE);
　  }
/* 在同一个主机上进行广播设置套接口，
作用是方便单个开发系统上测试多播IP广播 */ 
loop = 1; 
if(setsockopt(socket_descriptor, 
IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_LOOP, 
  &loop, sizeof(loop)) < 0) 
{　 
 perror("setsockopt:IP_MULTICAST_LOOP");
 exit(EXIT_FAILURE); 
　 } 
 /* 加入一个广播组。进一步告诉Linux内核，
特定的套接口即将接受广播数据*/ 
 command.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("224.0.0.1"); 
 command.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
 if(command.imr_multiaddr.s_addr == -1) 
{　
 perror("224.0.0.1 not a legal multicast address"); 
 exit(EXIT_FAILURE); 
}
if (setsockopt(socket_descriptor, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, 
  &command, sizeof(command)) < 0)
 {　 
  perror("setsockopt:IP_ADD_MEMBERSHIP");
　  } 
 while(iter++ < 8) 
{　　
  sin_len = sizeof(sin); 
  if(recvfrom(socket_descriptor, message, 256, 0,
  (struct sockaddr *)&sin, &sin_len) == -1) { 
　 perror("recvfrom");　 
　  }　
printf("Response #%-2d from server: %s\n", iter, message);
　　 sleep(2);　  } 
　 /* 接受8个广播后退出 */ 
if(setsockopt(socket_descriptor, IPPROTO_IP, IP_DROP_MEMBERSHIP,
　　 &command, sizeof(command)) < 0) { 
　　 perror("setsockopt:IP_DROP_MEMBERSHIP"); 
　 }　 
close(socket_descriptor); 
exit(EXIT_SUCCESS);}

3、运行Linux多播IP程序
　　运行程序，打开两个终端窗口并在每个窗口中输入以上的源代码。在一个窗口中键入make，编译broadcast和1isten这两个的可执行文件,由GUN make建立一个Makfiles文件。GUN make是Linux系统中一个自动生成和维护目标程序的工具。

在一个窗口中通过执行./broadcast,在另一个的窗口执行./listen，启动收听程序，你应该看到如下输出：

＃./listenResponse #1 form sever :test from broadcast
Response #2 form sever :test from broadcast
Response #3 form sever :test from broadcast
Response #4 form sever :test from broadcast
Response #5 form sever :test from broadcast
Response #6 form sever :test from broadcast
Response #7 form sever :test from broadcast
Response #8 form sever :test from broadcast
#

4、总结

Linux多播IP是一种同时向价格进程高效的发送信息的介绍。多播传输中，数据被发送到接收者的多播地址，而不是每个接收者的单播地址，发送者只发送一个数据拷贝，源端到目标端路径上的中间节点复制该数据。现在多播IP已经广泛应用于网络游戏、视频广播的领域。