前段時間研究了一小段時間的網絡多播問題，自己很有感觸，把自己的經歷寫出來，希望有需要的可以少走一些彎路。

先說一下原理，我覺得這個還是需要說一下的。

網絡中存在三種傳輸概念，單播，多播，廣播，單播和廣播大家可能都很了解，單播，連接的建立是一對一的，廣播則是向一個網絡內所有用戶發送。

我們這里只說多播，多播的好處我就不說了，節省帶寬什么的。

其實我個人覺得，單播多播都可以看錯是某種意義上的廣播，單播可以理解為網絡只有一個用戶，多播則可以理解為是受限制的一組廣播用戶(指定的一組用戶)。

網絡中存在五種IP地址，A,B,C,D,E類

需要明白的一點事，IP地址分為兩部分，IP=類別+網絡號+主機號

其中，對于A類地址來說，10.0.0.0 ~ 10.255.255.255為私有地址，127.0.0.0~127.255.255.255為回環地址，主機ID全0標識一個網絡，主機ID全1表示廣播地址，B類地址：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255為私有地址，主機ID全0標識一個網絡，主機ID全1表示廣播地址，C類地址：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255為私有地址(這個應該很熟悉吧)，主機ID全0標識一個網絡，主機ID全1表示廣播地址。

組播對應的MAC地址：01-00-5e-xx-xx-xx

映射關系：

多播只會由感興趣的端口接收，他是怎么知道這些端口的呢?這里就要說D類地址了。這里一定要理解一個概念：多播組。多播的數據是定向的發給一個多播組的，這樣凡是多播組內的成員就會收到數據，有人問了，網絡上有那么多多播組，是怎么知道要發給哪個組。這里就是D類地址了，D類地址充當了多播組的標識，記住，僅僅是標識。可以理解為，多播組的目的地址，多播組的ID。所有的主機可以選擇加入多播組，也就是被標記為一個該多播組的一個ID。如何加入多播組是技術問題，我們后面講。

那么接下來的問題是，分布在全球的這么多臺主機，如果美國的一臺主機加入了這個多播組，英國的一個主機也加入了同樣一個多播組，而我源頭是中國這邊的主機，那么他怎么發過去呢?

需要考慮的問題，數據包如何到達子網路由器(主機-路由器之間的組成員關系協議)，數據包如何在公網內路由(路由器-路由器之間的組播路由協議)(轉發規則)，數據如何被目的子網路由器接受并轉發。

首先，這個數據包要能到達你所在的子網的路由器，這一步如何實現的?答案，是IGMP協議。

IGMP(Internet Group Management Protocol)，看名字就可以看出是因特網組播管理協議。是主機與路由器之間唯一的信令協議。目前有三個版本，V1，V2，V3(不同之處主要是V1，V2，V2是主動離開組播組，V1則是不會主動離開).通過用wireshark軟件抓包測試，你會發現，目前網絡上大部分是V2版本的組播協議包。主機向本地路由器發送一個IGMP，加入相對應的組播(組播地址端口，自己定義)。這樣主機是可以加入組播了，但是到來的組播數據包是如何知道數據包要發給誰呢?還是IGMP!當發現有數據包來的時候，本地路由器向本地子網內的主機發送一個查詢報文(IGMP)，加入了多播組的主機則會發送一個回復給路由器(IGMP包)，那后面就會轉發此數據包了。如果主機要離開組播組怎么辦呢?也是IGMP!主機只需要向路由器發送一個離開的消息(IGMP包)給路由器就可以了。

數據發送到路由器后，路由器根據什么將數據包轉發到其他路由器呢(公網內路由器的轉發)?答案是：域內組播路由協議及域間組播路由協議。其實個人感覺不需要區分這個域間和域內路由，我們只需要關心，數據包可以在因特網上自由轉發就可以了。這里需要知道的是兩個域內路由協議，PIM-SM，PIM-DM，DVMRP(主要區別是密集模式和稀疏模式區別)。路由器間的轉發需要的是這幾個路由協議，原理在網上一搜一大堆，我就不講了。這幾個協議主要在轉發，鄰居發現什么的有些區別，比如說剪枝策略。

組播的轉發利用了一個叫逆向路徑轉發策略(RPF)，RPF協議決定是否轉發次數據包以及丟棄掉。

路由器檢查到達組播包的源地址，如果信息包是在可返回源站點的接口上到達，則RPF檢查成功，信息包被轉發如果RPF檢查失敗，丟棄信息包。

大家這個時候可能對這個有些概念，組播說的也很神乎，比如很省帶寬，畢竟是一發多，只需要發送一份，但是可以很多都接受。比單播好用多了，那你可能會問，那組播的應用應該很廣了?答案是肯定的，組播的應用很多，比如多媒體會議，聯網游戲等。但是有個問題目前確實致命的!應用的條件：路由器沒有開啟這個功能!

大致可以說一下組播路由的過程，數據包從源端口出發，經路由器轉發(這個應該是所有路由器都會經過，可是所有哦)，然后到達有目的組播的成員則轉發給他。這個時候你可能會發現一個問題，如果組播大規模應用的話，那網絡上這種數據包會非常多，畢竟誰都可以創建組播組，然后發送，路由器是要進行轉發的。

我自己本來也是想實現一個組播功能的類似于視頻會議的應用的，但是測試的時候發現，數據包就是沖不出去內網，只能在局域網內轉(局域網內可以收到)。后來發現是路由器雖然有這個功能，但是默認都給關閉了。記得當時查這個資料的時候，在一個路由器管理員配置的一個BBS，上面一個人發帖，有人回答說：管理員如果開啟這個功能，那只能說有病。足可以看出，目前路由器對組播支持的尷尬處境。

所以這里只是提醒一下做這個的朋友，路由器對這個支持不是很好，如果要做的話多考慮一下。可能我理解不對，如果有做出來這個的，希望能提供觀點哈。

附一個簡單的多播程序，同一子網下運行無誤，只需要打開這個客戶端就可以。兩個進程，一個負責發，一個負責接收。

#include <iostream>   
#include <winsock2.h> //注意這里的include文件順序   
#include <Ws2tcpip.h>   
#include <process.h> //_beginthread要求   
   
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")   
   
using namespace std;   
   
const char* MULTICAST_IP = "230.1.1.99"; //多播組地址   
const int MULTICAST_PORT = 2002; //多播組端口   
   
const int BUFFER_SIZE = 1024;   
   
void do_send(void* arg); //讀取用戶輸入并發送到多播組線程函數   
void do_read(void* arg); //讀物多播組數據函數   
   
int main()   
{   
    //這個結構被用來存儲被WSAStartup函數調用后返回的Windows Sockets數據。   
    //它包含Winsock.dll執行的數據。   
        WSAData wsaData;   
   
        /*  
        使用Socket的程序在使用Socket之前必須調用WSAStartup函數。該函數的第一個參數指明程序請求使用的Socket版本，其中高位字節指明副版本、低位字節指明主版本；操作系統利用第二個參數返回請求的Socket的版本信息。  
        加載Windows套接字動態鏈接庫  
        */   
        if( WSAStartup(MAKEWORD(2,2), &wsaData) != 0 )   
        {   
        cout <<"Error in WSAStartup"<<endl;   
        return 0;   
        }   
   
        SOCKET server;   
        //原始的方式   
        /*  
        第一個參數指定應用程序使用的通信協議的協議族，對于TCP/IP協議族，該參數置AF_INET;  
        第二個參數指定要創建的套接字類型，流套接字類型為SOCK_STREAM、數據報套接字類型為SOCK_DGRAM、  
        原始套接字SOCK_RAW(WinSock接口并不適用某種特定的協議去封裝它，而是由程序自行處理數據包以及協議首部）；  
        另一種方式WSASocket  
        */   
        server = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //創建一個UDP套接口   
        cout<<"create socket: "<<server<<endl;   
   
        int ret ;   
   
        const int on = 1; //允許程序的多個實例運行在同一臺機器上   
        /*  
        調用setsockopt()函數為套接字設置SO_REUSEADDR選項，以允許套接字綁扎到一個已在使用的地址上。設置套接字的選項  
        */   
        ret = setsockopt(server, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (char *)&on, sizeof(on));   
        if( ret == SOCKET_ERROR )   
        {   
        WSACleanup();   
           
        cout<<"Error in setsockopt(SO_REUSEADDR): "<<WSAGetLastError()<<endl;   
        return 0;   
        }   
           
        const int routenum = 10;   
   
        //ret = setsockopt(server,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,\   
           
        ret = setsockopt(server,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,\   
        (char*)&routenum,sizeof(routenum));   
        if( ret == SOCKET_ERROR )   
        {   
        WSACleanup();   
   
        cout<<"Error in setsockopt(IP_MULTICAST_TTL): "<<WSAGetLastError()<<endl;   
        return 0;   
        }   
   
        const int loopback = 0; //禁止回饋   
        //使組播報文環路有效或無效   
        ret = setsockopt(server,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_LOOP,\   
        (char*)&loopback,sizeof(loopback));   
        if( ret == SOCKET_ERROR )   
        {   
        WSACleanup();   
   
        cout<<"Error in setsockopt(IP_MULTICAST_LOOP): "<<WSAGetLastError()<<endl;   
        return 0;   
        }   
        //地址信息，local設置為多播組端口   
        sockaddr_in local;   
        memset(&local, 0, sizeof(local));   
        local.sin_family = AF_INET;   
        local.sin_port = htons(MULTICAST_PORT);   
        //INADDR_ANY為0.0.0.0   
        local.sin_addr.S_un.S_addr = INADDR_ANY;   
           
        ret = bind(server, (sockaddr*)(&local), sizeof(local));   
   
        if( ret == SOCKET_ERROR )   
        {   
        WSACleanup();   
   
        cout<<"Error in bind: "<<WSAGetLastError()<<endl;   
        return 0;   
        }   
        //多播組結構   
        ip_mreq mreq;   
        memset(&mreq, 0, sizeof(mreq));   
        //本機地址   
        mreq.imr_interface.S_un.S_addr = INADDR_ANY;   
        //點分十進制地址轉化為IP地址   
        mreq.imr_multiaddr.S_un.S_addr = inet_addr(MULTICAST_IP);   
   
        //加入一個多播組   
        ret = setsockopt(server,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,\   
        (char*)&mreq,sizeof(mreq));   
        if( ret == SOCKET_ERROR )   
        {   
        WSACleanup();   
   
        cout<<"Error in setsockopt(IP_ADD_MEMBERSHIP): "<<WSAGetLastError()<<endl;   
        return 0;   
        }   
   
        //創建了兩個線程，一個讀用戶輸入并發送，一個讀多播組數據   
        HANDLE hHandle[2];   
        hHandle[0] = (HANDLE)_beginthread(do_send,0,(void*)server);   
        hHandle[1] = (HANDLE)_beginthread(do_read,0,(void*)server);   
   
        //如果用戶輸入結束，程序就終止了   
        WaitForSingleObject(hHandle[0], INFINITE);   
   
        WSACleanup();   
   
        return 0;   
}   
   
void do_send(void* arg)   
        {   
        SOCKET server = (SOCKET)arg;   
   
        char sendline[BUFFER_SIZE+1];   
   
        sockaddr_in remote;   
        memset(&remote, 0, sizeof(remote));   
        remote.sin_addr.s_addr = inet_addr ( MULTICAST_IP );   
        remote.sin_family = AF_INET ;   
        remote.sin_port = htons(MULTICAST_PORT);   
   
        for(;;) //讀取用戶輸入知道用戶輸入"end"   
        {   
        cin.getline(sendline, BUFFER_SIZE);   
   
        if(strncmp(sendline,"end",3)==0)   
            break;   
   
        //發送用戶輸入的數據到多播組   
        sendto(server, sendline, strlen(sendline), 0, (sockaddr*)(&remote), sizeof(remote));    
        }   
   
        cout<<"do_send end..."<<endl;   
}   
   
void do_read(void* arg)   
{   
        SOCKET server = (SOCKET)arg;   
   
        char buf[BUFFER_SIZE+1];   
        int ret;   
   
        sockaddr_in client;   
        int clientLen;   
   
        for(;;) //一直讀取知道主線程終止   
        {   
        clientLen = sizeof(client);   
        memset(&client, 0, clientLen);   
   
        ret = recvfrom(server, buf, BUFFER_SIZE, 0, (sockaddr*)(&clientLen), &clientLen);   
        if ( ret == 0) //do_read在用戶直接回車發送了一個空字符串   
        {   
        continue;   
        }   
        else if( ret == SOCKET_ERROR )   
        {   
        if( WSAGetLastError() == WSAEINTR ) //主線程終止recvfrom返回的錯   
        break;   
   
        cout<<"Error in recvfrom: "<<WSAGetLastError()<<endl;   
        break ;   
        }   
        buf[ret] = '\0';   
        cout<<"received: "<<buf<<endl;   
        }   
   
        cout<<"do_read end..."<<endl;   
}