2024.12.30（多点通信）

作业：
1、将广播发送和接收端实现一遍，完成一个发送端发送信息，对应多个接收端接收信息实验。

发送端

#include <myhead.h>#define PORT 8888
#define IP "192.168.124.255"int main(int argc, const char *argv[])
{//1、将广播发送和接收端实现一遍，//完成一个发送端发送信息，对应多个接收端接收信息实验。//1.创建套接字int oldfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(oldfd == -1){perror("socket");return -1;}//设置允许广播int k = 11;if(setsockopt(oldfd,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&k,sizeof(k))==-1){perror("setsockopt");return -1;}printf("允许广播设置成功\n");struct sockaddr_in broadcast = {.sin_family = AF_INET,.sin_port = htons(PORT), 	//发送到该端口.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP)};char buff[1024];while(1){fgets(buff,sizeof(buff),stdin);sendto(oldfd,buff,sizeof(buff),0,(struct sockaddr *)&broadcast,sizeof(broadcast));if(strcmp(buff,"quit")==0){printf("发送端退出\n");break;}}close(oldfd);return 0;
}

接收端

#include <myhead.h>
#define PORT 8888
#define IP "192.168.124.255"int main(int argc, const char *argv[])
{//1.创建套接字int oldfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(oldfd == -1){perror("socket");return -1;}//填充广播地址信息结构体struct sockaddr_in send = {.sin_family = AF_INET,.sin_port = htons(PORT),.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP)};if(bind(oldfd,(struct sockaddr *)&send,sizeof(send))==-1){perror("bind");return -1;}//接收消息char buff[1024];while(1){recvfrom(oldfd,buff,sizeof(buff),0,NULL,NULL);printf("%s",buff);}return 0;
}

2、使用多线程基于TCP协议的并发执行，一个服务器对应多个客户端实现通信实验。

服务器

#include <myhead.h>
#define PORT 8888
#define IP "192.168.124.123"void *fun(void *fd)
{int newfd = *(int *)fd;char buff[1024];while(1){int res = recv(newfd,buff,sizeof(buff),0);if(res == 0){printf("客户端下线\n");break;}strcat(buff,"霜之哀伤");printf("%s\n",buff);send(newfd,buff,sizeof(buff),0);bzero(buff,sizeof(buff));}//循环结束（客户端下线）子线程退出pthread_exit(NULL); 
}
int main(int argc, const char *argv[])
{//2、使用多线程基于TCP协议的并发执行，//一个服务器对应多个客户端实现通信实验。//1.创建套接字int oldfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(oldfd == -1){perror("socket");return -1;}//绑定struct sockaddr_in aaa = {.sin_family = AF_INET,.sin_port = htons(PORT),.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP)};if(bind(oldfd,(struct sockaddr *)&aaa,sizeof(aaa))==-1){perror("bind");return -1;}//监听if(listen(oldfd,20)==-1){perror("listen");return -1;}struct sockaddr_in client;int client_len = sizeof(client);pthread_t tid;int newfd;while(1){//接收新客户端连入请求newfd = accept(oldfd,(struct sockaddr *)&client,&client_len);if(newfd == -1){perror("accept");return -1;}//创建子线程与客户端通话if(pthread_create(&tid,NULL,fun,&newfd)==-1){perror("pthread_create");return -1;}}pthread_join(tid,NULL); 	//回收子线程资源close(newfd);close(oldfd);return 0;
}

客户端

#include <myhead.h>
#define IP "192.168.124.123"
#define PORT 8888int main(int argc, const char *argv[])
{//1.创建套接字int oldfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);if(oldfd == -1){perror("socket");return -1;}//连接服务器struct sockaddr_in aaa = {.sin_family = AF_INET,.sin_port = htons(PORT),.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP)};if(connect(oldfd,(struct sockaddr *)&aaa,sizeof(aaa))==-1){perror("connect");return -1;}//收发消息char buff[1024];while(1){fgets(buff,sizeof(buff),stdin);buff[strlen(buff)-1] = '\0';send(oldfd,buff,strlen(buff),0);if(strcmp(buff,"quit")==-1){printf("服务器退出成功\n");}bzero(buff,sizeof(buff));recv(oldfd,buff,strlen(buff),0); 		//阻塞接收服务器消息printf("服务器发来消息：%s\n",buff);}return 0;
}

笔记

1、对于套接字而言，在不同的层中，可以设置不同的属性，如端口号快速重用、超时时间、设置广播、加入多播组等等

2、关于网络属性，有两个函数，分别是 setsockopt、getsockopt

        #include <sys/types.h> /* See NOTES */

        #include <sys/socket.h>

        int getsockopt(int sockfd, int level, int optname, void *optval, socklen_t *optlen);

        功能：获取套接字某些选项的属性。

        参数1：套接字描述符

        参数2：要获取的层级

        参数3：要获取的操作名称

        参数4：获取的值为         0：表示禁用，

                                                非0表示启用。

        参数5：参数4的大小。

        返回值：成功返回0，失败返回-1，并置位错误码

        int setsockopt(int sockfd, int level, int optname, const void *optval, socklen_t optlen);

        功能：设置套接字某些选项的属性。

        参数1：套接字描述符

        参数2：要设置的层级

        参数3：要设置的操作名称

        参数4：设置的值， 0：表示禁用，

                                        非0表示启用。

        参数5：参数4的大小。

        返回值：成功返回0，失败返回-1，并置位错误码

eg：获取当前端口号是否能快速复用属性：

        int n;

        int len = sizeof(n);

        getsockopt(oldfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&n,&len);

        如果n==0表示端口号快速复用未启动。

        如果n！=0表示端口号快速复用启动。

        eg：设置当前套接字端口号能快速复用

        int n =999;

        setsockopt(oldfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&n,sizeof(n));

        启动端口号快速复用功能。

#include <myhead.h>int main(int argc, const char *argv[])
{int oldfd = socket(AF_INET,SOCK_STREAM,0);int n;int len = sizeof(n);getsockopt(oldfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&n,&len);printf("端口号复用状态：%d\n",n);n = 1;setsockopt(oldfd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&n,sizeof(n));printf("端口号修改为可复用状态后：%d\n",n);return 0;
}

2.单播

1>.单播发生在主机之间一对一的通信模式，交换机或者路由器只对数据进行转发，不做复制

2> 每次只有两个实体之间进行相互通信，发送端和接收端都是唯一确定的

3.广播

1>主机之间的一对多的通信模式，网络对其中的每一台主机发出的信息都进行复制并转发

2>所有主机都可以收到广播消息（无论你是否愿意接收），所以，广播是基于UDP通信模式

3> 广播地址：网络号 + 255

例如：主机地址为192.168.125.171 ---> 192.168.125.255

4> 广播消息是不能穿过路由器的，也就是说广播消息禁止在外网上进行传播，所以广播只能完成局域网内的多点通信

1、广播的发送端模型 ----> 类似于UDP的客户端

模式

1> socket 创建套接字

2> setsockopt 设置网络属性，允许广播

3> bind 非必须绑定（绑定的话每次发送端口都是固定的）

4> 填广播地址信息结构体

ip：填广播地址（192.168.125.255）

port:与接收端保持一致

5> sendto 发送消息

6> close 关闭套接字

#include <myhead.h>#define PORT 6666
#define IP "192.168.124.255"
int main(int argc, const char *argv[])
{//1、创建套接字int oldfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(oldfd==-1){perror("socket");return -1;}//2、设置允许广播int k = 999;if(setsockopt(oldfd,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&k,sizeof(k))==-1){perror("setsockopt");return -1;}printf("允许广播设置成功\n");struct sockaddr_in broadcast = {.sin_family = AF_INET,.sin_port = htons(PORT),//发送到该端口.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP)};char buff[1024];while(1){fgets(buff,sizeof(buff),stdin);sendto(oldfd,buff,sizeof(buff),0,(struct sockaddr *)&broadcast,sizeof(broadcast));if(strcmp(buff,"quit")==0){printf("发送端退出\n");break;}}close(oldfd);return 0;
}

2、广播的接收端模型 ----> 类似于UDP的服务器端

模式

1> socket 创建套接字

2> 填充地址信息结构体

ip:广播地址（192.168.125.255）

port:与发送端保持一致

3> bind 绑定端口号与ip地址

4> recvfrom 接收消息

5> close 关闭套接字

发送源的负担：广播 > 组播 > 单播

特点：

1、广播地址选取broadcast对应的IP

2、端口号固定

3、发送端不需要绑定固定的IP和端口号，只需要向固定的IP和端口号（广播地址）发送信息即可，

不需要关注谁来接收。

4、接收端必须绑定IP和端口号（广播地址）

5、如果发送端绑定了IP和端口号之后，接收端就无法再次绑定，也无法接收信息。

4、组播（多播）

1、 组播也是实现主机之间一对多的通信模型，跟广播不同的是，组播发送的消息，只有加入多播组的成员才能收到，没有加入的就无法收到，不会占用柜台的网络带宽。

2> 组播也是使用UDP实现。

3> 组播地址：就是D类网络，224.0.0.0 -- 239.255.255.255

2、 组播的发送端模型 --->类似于UDP的客户端

模式

1> socket 创建套接字

2> bind 非必须绑定

3> 填充接收端地址信息结构体

ip:组播地址，与接收端保持一致（224.0.0.0 -- 239.255.255.255）

port:与接收端保持一致

4> sendto 发送组播消息

5> close 关闭套接字

组播发送端：

特点：

1、发送端发送给组播组IP和端口号。

2、发送端不需要绑定自己的IP和端口号，只需要发送到组播地址即可。

#include <myhead.h>
#define PORT 6666
#define IP "192.168.124.172"
int main(int argc, const char *argv[])
{//1、创建套接字int oldfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(oldfd==-1){perror("socket");return -1;}
#if 0//2、绑定struct sockaddr_in send = {.sin_family = AF_INET,.sin_port = htons(PORT),.sin_addr.s_addr = inet_addr(IP)};if(bind(oldfd,(struct sockaddr *)&send,sizeof(send))==-1){perror("bind");return -1;}
#endif//3、发送接收struct sockaddr_in group = {.sin_family = AF_INET,.sin_port = htons(8888),//组播端口号.sin_addr.s_addr = inet_addr("224.1.2.3")//组播IP地址};char buff[1024];while(1){fgets(buff,sizeof(buff),stdin);buff[strlen(buff)-1] = '\0';sendto(oldfd,buff,sizeof(buff),0,(struct sockaddr *)&group,sizeof(group));}return 0;
}

3、组播的接收端模型 ---> 类似于UDP的服务器

1> socket 创建套接字

2> setsockopt 设置网络属性（加入多播组）

设置层级：IPPROTO_IP

设置属性：IP_ADD_MEMBERSHIP

struct ip_mreqn {

        struct in_addr imr_multiaddr; /* 组播IP*/

        struct in_addr imr_address; /* 本机IP*/

        int imr_ifindex; /* 网卡索引 */ };

3> 填充地址信息结构体然后bind

ip:组播IP，与发送端保持一致

port :与发送端保持一致

4> 定义发送方结构体，接收发送方信息

5> recvfrom 接收消息

6> close 关闭套接字

特点：

1、设置允许加入组播组（发送端的IP），设置加入组播组时需要（组播组IP，自己的IP，自己网卡ens33的索引号一般都是2）

2、查找自己网卡的索引号：ip addr show或者ip ad。

3、绑定时绑定的是组播组IP和发送端IP保持一致。

4、接收端也可以选择不接收发送方信息，recvfron最后两个参数填NULL即可。

#include <myhead.h>
#define ZIP "224.1.2.3"
#define IP "192.168.60.66"
#define PORT 7777
int main(int argc, const char *argv[])
{//1、创建基于UDP的套接字int oldfd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(oldfd==-1){perror("socket");return -1;}//2、设置允许加入组播组struct ip_mreqn recv = {.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(ZIP),//组播组IP.imr_address.s_addr = inet_addr(IP),//本机IP.imr_ifindex = 2 //ens33网卡索引号};if(setsockopt(oldfd,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&recv,sizeof(recv))==-1){perror("setsockopt");return -1;}//3、绑定struct sockaddr_in recv2 = {.sin_family = AF_INET,.sin_port = htons(PORT),.sin_addr.s_addr = inet_addr(ZIP)//绑定组播组IP};if(bind(oldfd,(struct sockaddr *)&recv2,sizeof(recv2))==-1){perror("bind");return -1;}//4、接收信息struct sockaddr_in send;socklen_t send_len = sizeof(send);char buff[1024];while(1){recvfrom(oldfd,buff,sizeof(buff),0,(struct sockaddr *)&send,&send_len);//recvfrom(oldfd,buff,sizeof(buff),0,NULL,NULL);不接收发送方的信息printf("接收到%s发送来的信息：%s\n",inet_ntoa(send.sin_addr),buff);if(strcmp(buff,"quit")==0){printf("接收端也退出\n");break;}}close(oldfd);return 0;
}

思维导图

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