背景

日常的网络编程中，不管是TCP还是UDP，应用程序主要是基于单播，即点对点通信，对组播和广播涉及的相对少。这里先用通俗的例子解析一下这三者的区别：

1. 单播：有具体目标地址的帧从源到达目标地址的过程。比如你对张三喊“张三”，哪么只有张三答应你.
2. 多播（组播）：帧送往定义在一组内的地址。比如你喊：姓张的请举手，那么只有姓张才会举手回应你，其他不姓张的人，就不会举手。
3. 广播：把帧发往所有能到达的地址。比如你在学校的广播中喊“今天放假”。哪么全校的同学都能听到，然后欢呼。

特别注意：组播和广播是通过UDP实现的，TCP不支持组播和广播

组播、广播的应用场景：
在IOT物联网领域，组播和广播一般可用作设备的搜索发现，设备启动，并且有网络能力后，会通过组播或广播，向局域网内发布自己的设备信息，然后其他设备就能够发现感兴趣的设备，进而跟这些局域网内的设备通信。

组播编程

组播地址范围

组播通信必须依赖于IP多播地址，在IPv4中它是一个D类IP地址，范围从 224.0.0.0到239.255.255.255，并被划分为局部链接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址三类：

1. 局部链接多播地址范围在 224.0.0.0~224.0.0.255，这是为路由协议和其它用途保留的地址，路由器并不转发属于此范围的IP包；
2. 预留多播地址为 224.0.1.0~238.255.255.255，可用于全球范围（如Internet）或网络协议；
3. 管理权限多播地址为 239.0.0.0~239.255.255.255，可供组织内部使用，类似于私有 IP 地址，不能用于 Internet，可限制多播范围。

我们一般使用224.0.0.0~224.0.0.255范围作为组播地址，比如mDNS协议，就使用224.0.0.251固定地址。

组播编程demo

组播监听demo

#include 
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#include // 接收组播地址为224.0.0.88  的信息
int main(int argc,char *argv[]){int socked=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(socked<0){perror("socket failed!");return -1;}char group[16]="224.0.0.88";struct sockaddr_in local_addr;memset(&local_addr,0,sizeof(local_addr));local_addr.sin_family = AF_INET;local_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);local_addr.sin_port = htons(8888);int ret = bind(socked, (struct sockaddr*)&local_addr, sizeof(local_addr));if(ret<0){perror("bind failed !");return -1;}struct ip_mreq mreq;mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(group);mreq.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);/***  int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,const void *optval, socklen_t optlen);* param:*      optname*          * IP_MULTICAST_LOOP 支持多播数据回送*          * IP_ADD_MEMBERSHIP 加入多播组*          * IP_DROP_MEMBERSHIP 离开多播组*      optval*          * IP_MULTICAST_LOOP 选项对应传入 unsigned int 来确认是否支持多播数据回送*          * IP_ADD_MEMBERSHIP 传入 ip_mreq*          * IP_DROP_MEMBERSHIP 传入 ip_mreq** */ret=setsockopt(socked,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));if(ret<0){perror("setsockopt failed !");return -1;}else{printf("setsockopt success\n");}char buf[1024];int length=0;struct sockaddr_in sender;socklen_t sender_len=sizeof(sender);while (1){memset(buf, 0, sizeof(buf));length=recvfrom(socked, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr*)&sender,&sender_len);buf[length]='\0';printf("%s %d : %s\n",inet_ntoa(sender.sin_addr),ntohs(sender.sin_port),buf);}setsockopt(socked, IPPROTO_IP, IP_DROP_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof(mreq));close(socked);return 0;
}

组播发送demo

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#include //向组播地址为224.0.0.88的组发送信息
int main() {int cnt = 0;char group_addr[16]="224.0.0.88";int socked=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(socked<0){perror("socket failed!");return -1;}struct sockaddr_in remote_addr;memset(&remote_addr,0,sizeof(remote_addr));remote_addr.sin_family=AF_INET;remote_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(group_addr);remote_addr.sin_port=htons(8888);char buf[1024];int length=0;while(1){memset(buf, 0, sizeof(buf));sprintf(buf, "this is a group udp msg[%d].\n", cnt++);length=sendto(socked,buf,strlen(buf),0,(struct sockaddr *)&remote_addr,sizeof(remote_addr));printf("Send Message%s\n",buf);sleep(1);}close(socked);return 0;
}

广播编程

广播地址：255.255.255.255

广播demo

广播监听demo

#include
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#include          
#include 
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#include 
#include 
#include int main(int argc  ,char *argv[])
{if(argc<3){printf("input fail lose ip port");exit(1);}int sockfd;if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))==-1){perror("fail to sockfd");exit(1);}struct sockaddr_in mysockaddr;mysockaddr.sin_family = AF_INET;mysockaddr.sin_port =htons(atoi(argv[2]));mysockaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);socklen_t addrlen= sizeof(mysockaddr);if(bind(sockfd,(struct sockaddr *)&mysockaddr,addrlen)==-1){perror("fail to bind");exit(1);}char buf[1024];struct sockaddr_in sendsockaddr;socklen_t sendaddrlen=sizeof(sendsockaddr);while(1){	memset(buf, 0, sizeof(buf));if(recvfrom(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr *)&sendsockaddr,&sendaddrlen)==-1){perror("fail to recvfrom");exit(1); }printf("[%s ‐ %d]: %s\n", inet_ntoa(sendsockaddr.sin_addr), ntohs(sendsockaddr.sin_port),buf);}close(sockfd);return 0;}

广播发送demo

#include
#include
#include          
#include 
#include 
#include 
#include int main(int argc  ,char *argv[])
{if(argc<3){printf("error lose ip port\n");exit(1);}int sockfd;if((sockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0))==-1){perror("fail to sockfd");exit(1);}int on =1;if(setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&on,sizeof(on))==-1){perror("fail to setsockopt");exit(1);}struct sockaddr_in mysockaddr;mysockaddr.sin_family = AF_INET;mysockaddr.sin_port =htons(atoi(argv[2]));mysockaddr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);socklen_t addrlen= sizeof(mysockaddr);char buf[128];while(1){	fgets(buf,sizeof(buf),stdin);if(sendto(sockfd,buf,sizeof(buf),0,(struct sockaddr *)&mysockaddr,addrlen)==-1){perror("fail to sendto");exit(1);}	    	}close(sockfd);return 0;  
}

小结

1. 单播是点对点通信。
2. 组播是一对多通信。
3. 广播是一对全部通信。
4. 组播和广播针对的是UDP，TCP不支持。
5. 在物联网应用中，组播和广播可以用作设备局域网内搜索发现，mDNS就是通过组播技术实现。