layout: post
title: “Windows多网卡环境接收组播包”
subtitle: “跨过千山万水，踏遍海角天涯–I got it!”
date: “2018-01-14”
author: “cj”
tags:
multicast
windows
multiple-interfaces
c++
说明：本文仅针对IPv4
局域网发现技术有很多，常用组播（或称为多播）：一台设备发送组播包，其他设备加入组播组，接收到组播包时即可知晓发送端IP，接收端回应约定数据即可让发送端也得知这些接收端的IP。
组播地址与端口号
IPv4的D类地址（224.0.0.0至239.255.255.255）是IPv4多播地址。D类地址的低28位构成多播组ID（group ID），整个32位地址则成为组地址（group address）。
224.0.0.1为all-hosts组，224.0.0.2是all-routers组。
224.0.0.0~224.0.0.255之间的地址（224.0.0.0/24）称为链路局部(link-local)多播地址，是为低级拓扑发现和维护协议保留。
一般应用程序使用239.0.0.0~239.255.255.255之间的地址，称作可管理地划分范围的IPv4多播空间（administratively scoped IPv4 multicast space）（RFC2365）。
本文使用239.254.43.21:45454作为组播地址和端口号
static const auto MULTICAST_GROUP_ADDRESS = "239.255.43.21";
static const unsigned short MULTICAST_GROUP_PORT = 45454;
static const auto LOCAL_IP = "192.168.1.222";
WinSock2编程须知
winsock.h与winsock2.h的一些宏定义如IP_ADD_MEMBERSHIP使用了不同的值，因此须特别注意。这破问题我是在join gruop(setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP...))始终失败，后来检查错误码为10042 (WSAENOPROTOOPT)，搜索得知不可直接#include <windows.h>, 而需要
#include <WinSock2.h>
#include <Ws2tcpip.h>
#include <stdio.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
具体可参考INFO: Header and Library Requirement When Set/Get Socket Options at the IPPROTO_IP Level
发送端
单网卡环境
无需多提，仅需创建UDP socket，将数据报发送至D类地址的某个约定好的端口即可。
struct sockaddr_in addr = {};
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(MULTICAST_GROUP_PORT);
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(MULTICAST_GROUP_ADDRESS);
int addr_len = sizeof(addr);
char host[1024] = { 0 };
gethostname(host, 1024);
int msgNo = 0;
char msg[1024] = { 0 };
while (true) {
sprintf(msg, "Groupcast Message %s No.%d", host, msgNo++);
int ret = sendto(sockfd, msg, strlen(msg), 0, (struct sockaddr*)&addr, addr_len);
if (ret < 0) {
perror("sendto");
return -1;
} else {
printf("Sent msg: %s\n", msg);
}
Sleep(1000);
}
多网卡环境
必须绑定并设置出口网卡，否则会使用系统网卡列表的第一个，有可能不是与其他设备同一个局域网的网卡。
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (-1 == sockfd) {
printf("socket error!!!\n");
perror("socket:");
return -1;
}
int reuse = 1;
if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char *)&reuse, sizeof(reuse)) < 0) {
perror("Setting SO_REUSEADDR error");
closesocket(sockfd);
return -1;
}
struct sockaddr_in addr = {};
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(MULTICAST_GROUP_PORT);
addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
int addr_len = sizeof(addr);
int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(struct sockaddr));
if (-1 == ret) {
printf("bind localaddr error!!!\n");
perror("bind:");
closesocket(sockfd);
return -1;
}
unsigned long if_addr = inet_addr(LOCAL_IP);
ret = setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, (const char*)&if_addr, sizeof(if_addr));
if (-1 == ret) {
printf("IP_MULTICAST_IF error!!!\n");
perror("setsockopt:");
closesocket(sockfd);
return -1;
}
char host[1024] = { 0 };
gethostname(host, 1024);
int msgNo = 0;
char msg[1024] = { 0 };
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(MULTICAST_GROUP_ADDRESS);
while (true) {
sprintf(msg, "Groupcast Message %s No.%d", host, msgNo++);
int ret = sendto(sockfd, msg, strlen(msg), 0, (struct sockaddr*)&addr, addr_len);
if (ret < 0) {
perror("sendto");
return -1;
} else {
printf("Sent msg: %s\n", msg);
}
Sleep(1000);
}
接收端
单网卡环境
非常简单，网上的demo也大多针对这种情况。
创建UDP socket，绑定INADDR_ANY、约定的端口，加入组播组，接收即可。
int ret = 0;
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (-1 == sockfd) {
printf("socket error!!!\n");
perror("socket:");
return -1;
}
int reuse = 1;
if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char *)&reuse, sizeof(reuse)) < 0) {
perror("Setting SO_REUSEADDR error");
closesocket(sockfd);
return -1;
}
struct sockaddr_in localaddr = { 0 };
localaddr.sin_family = AF_INET;
localaddr.sin_port = htons(MULTICAST_GROUP_PORT);
localaddr.sin_addr.s_addr = /*inet_addr(LOCAL_IP)*/ htonl(INADDR_ANY);
ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&localaddr, sizeof(struct sockaddr));
if (-1 == ret) {
printf("bind localaddr error!!!\n");
perror("bind:");
closesocket(sockfd);
return -1;
}
/*设置是否支持本地回环接收*/
/*int loopBack = 1;
ret = setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_LOOP, (const char *)&loopBack, sizeof(loopBack));
if (-1 == ret) {
printf("setsockopt broadcaset error!!!\n");
perror("setsockopt:");
closesocket(sockfd);
return -1;
}*/
struct ip_mreq ipmr = { 0 };
ipmr.imr_interface.s_addr = /*inet_addr(LOCAL_IP)*/ (INADDR_ANY);
ipmr.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(MULTICAST_GROUP_ADDRESS);
int len = sizeof(ipmr);
ret = setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, (char*)&ipmr, len);
if (-1 == ret) {
printf("set error IP_ADD_MEMBERSHIP %d\n", WSAGetLastError());
perror("setsockopt:");
closesocket(sockfd);
return -1;
}
/* now just enter a read-print loop */
char msgbuf[MSGBUFSIZE];
int nbytes = 0;
localaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(MULTICAST_GROUP_ADDRESS);
while (1) {
int addrlen = sizeof(localaddr);
if ((nbytes = recvfrom(sockfd, msgbuf, MSGBUFSIZE, 0, (struct sockaddr *) &localaddr, &addrlen)) < 0) {
perror("recvfrom");
return -1;
}
msgbuf[nbytes] = 0;
puts(msgbuf);
}
多网卡环境
有些不同，加入组播组时若依然使用INADDR_ANY，则内核默认使用网络设备列表的第一个设备，有可能并不是该局域网。因此，需要将INADDR_ANY替换为LOCAL_IP，即本设备与其他互相发现的设备所在局域网的网卡IP。
ipmr.imr_interface.s_addr = inet_addr(LOCAL_IP);
备注
以上所有源码可在https://github.com/captainwong/mcast">https://github.com/captainwong/mcast获取。
