ip多播（也稱多址廣播或組播）技術(shù)，是一種答應(yīng)一臺或多臺主機（多播源）發(fā)送單一數(shù)據(jù)包到多臺主機（一次的，同時的）的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。多播作為一點對多點的通信，是節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬的有效方法之一。在網(wǎng)絡(luò)音頻/視頻廣播的應(yīng)用中，當(dāng)需要將一個節(jié)點的信號傳送到多個節(jié)點時，無論是采用重復(fù)點對點通信方式，還是采用廣播方式，都會嚴(yán)重浪費網(wǎng)絡(luò)帶寬，只有多播才是最好的選擇。多播能使一個或多個多播源只把數(shù)據(jù)包發(fā)送給特定的多播組，而只有加入該多播組的主機才能接收到數(shù)據(jù)包。目前，IP多播技術(shù)被廣泛應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)音頻/視頻廣播、AOD/VOD、網(wǎng)絡(luò)視頻會議、多媒體遠(yuǎn)程教育、“push”技術(shù)（如股票行情等）和虛擬現(xiàn)實游戲等方面。
　　
　　一、IP多播技術(shù)簡介
　　1．IP多播地址和多播組
　　
　　IP多播通信必須依靠于IP多播地址，在IPv4中它是一個D類IP地址，范圍從224.0.0.0到239.255.255.255，并被劃分為局部鏈接多播地址、預(yù)留多播地址和治理權(quán)限多播地址三類。其中，局部鏈接多播地址范圍在224.0.0.0~224.0.0.255，這是為路由協(xié)議和其它用途保留的地址，路由器并不轉(zhuǎn)發(fā)屬于此范圍的IP包；預(yù)留多播地址為224.0.1.0~238.255.255.255，可用于全球范圍（如Internet）或網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；治理權(quán)限多播地址為239.0.0.0~239.255.255.255，可供組織內(nèi)部使用，類似于私有IP地址，不能用于Internet，可限制多播范圍。
　　
　　使用同一個IP多播地址接收多播數(shù)據(jù)包的所有主機構(gòu)成了一個主機組，也稱為多播組。一個多播組的成員是隨時變動的，一臺主機可以隨時加入或離開多播組，多播組成員的數(shù)目和所在的地理位置也不受限制，一臺主機也可以屬于幾個多播組。此外，不屬于某一個多播組的主機也可以向該多播組發(fā)送數(shù)據(jù)包。
　　
　　2．IP多播技術(shù)的硬件支持
　　
　　要實現(xiàn)IP多播通信，要求介于多播源和接收者之間的路由器、集線器、交換機以及主機均需支持IP多播。目前，IP多播技術(shù)已得到硬件、軟件廠商的廣泛支持。
　　
　　（1）主機
　　
　　支持IP多播通信的平臺包括Windows CE 2.1、Windows 95、Windows 98、Windows NT 4和windows 2000等，運行這些操作系統(tǒng)的主機都可以進(jìn)行IP多播通信。此外，新生產(chǎn)的網(wǎng)卡也幾乎都提供了對IP多播的支持。
　　
　　（2）集線器和交換機
　　
　　目前大多數(shù)集線器、交換機只是簡單地把多播數(shù)據(jù)當(dāng)成廣播來發(fā)送接收，但一些中、高檔交換機提供了對IP多播的支持。例如，在3COM SuperStack 3 Swith 3300交換機上可啟用802.1p或IGMP多播過濾功能，只為已偵測到IGMP數(shù)據(jù)包的端口轉(zhuǎn)發(fā)多播數(shù)據(jù)包。
　　
　　（3）路由器
　　
　　多播通信要求多播源節(jié)點和目的節(jié)點之間的所有路由器必須提供對Internet組治理協(xié)議（IGMP）、多播路由協(xié)議（如PIM、DVMRP等）的支持。
　　
　　當(dāng)一臺主機欲加入某個多播組時，會發(fā)出“主機成員報告”的IGMP消息通知多播路由器。當(dāng)多播路由器接收到發(fā)給那個多播組的數(shù)據(jù)時，便會將其轉(zhuǎn)發(fā)給所有的多播主機。多播路由器還會周期性地發(fā)出“主機成員查詢”的IGMP消息，向子網(wǎng)查詢多播主機，若發(fā)現(xiàn)某個多播組已沒有任何成員，則停止轉(zhuǎn)發(fā)該多播組的數(shù)據(jù)。此外，當(dāng)支持IGMP v2的主機（如Ｗindows 98/2000計算機）退出某個多播組時，還會向路由器發(fā)送一條“離開組”的IGMP消息，以通知路由器停止轉(zhuǎn)發(fā)該多播組的數(shù)據(jù)。但只有當(dāng)子網(wǎng)上所有主機都退出某個多播組時，路由器才會停止向該子網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)該多播組的數(shù)據(jù)。
　　
　　使用多播路由協(xié)議，路由器可建立起從多播源節(jié)點到所有目的節(jié)點的多播路由表，從而實現(xiàn)在子網(wǎng)間轉(zhuǎn)發(fā)多播數(shù)據(jù)包。例如，PIM（協(xié)議獨立多播）就是一種多播路由協(xié)議，它有兩種類型：稀疏模式（sparse-mode）和密集模式（dense-mode）。以Cisco 2621路由器為例，啟用IP多播轉(zhuǎn)發(fā)功能的基本設(shè)置如下：
　　
　　c2621(config)# ip multicast-routing 啟動IP多播，使路由器成為一個多播路由器
　　
　　c2621(config)# int f0/0 配置快速以太網(wǎng)端口0
　　
　　c2621(config-if)# ip pim dense-mode（或sparse-mode）啟動PIM，同時激活I(lǐng)GMP協(xié)議
　　
　　c2621(config-if)# int f0/1 配置快速以太網(wǎng)端口１
　　
　　c2621(config-if)# ip pim dense-mode（或sparse-mode）
　　
　　二、IP多播應(yīng)用的編程方法
　　在實際應(yīng)用中，編程人員通常需要自己編制底層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序來實現(xiàn)網(wǎng)上的底層通信，如具體實現(xiàn)IP多播通信的功能。編制底層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序通常要借助于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信編程接口，而在不同的操作系統(tǒng)中所提供的網(wǎng)絡(luò)編程接口是有所不同的，如在Microsoft Windows環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)編程接口就是Windows套接字（Windows Socket，簡稱Winsock）。
　　
　　Winsock提供了包括TCP/IP、IPX等多種通信協(xié)議下的編程接口。不同的Windows版本支持不同的Winsock版本，其中Windows 95等早期版本本身只支持Winsock1.1（16位）下的編程（可以通過安裝相關(guān)的軟件包使其支持Winsock2.0），而Windows98、Windows NT4.0、Windows 2000則直接支持Winsock2.0（32位）。Winsock2.0是Winsock1.1的擴展，除兼容Winsock1.1 API外，還定義了一套可支持IP多播的與協(xié)議無關(guān)的API。
　　
　　使用Winsock 2.0實現(xiàn)IP多播的一般步驟如下：
　　
　　1．初始化Winsock資源
　　
　　在使用Winsock之前，必須調(diào)用WSAStartup()函數(shù)初始化Windows Sockets DLL。它答應(yīng)應(yīng)用程序或DLL指定Windows Sockets API要求的版本。
　　
　　2．創(chuàng)建套接字
　　
　　調(diào)用WSASocket()函數(shù)可以創(chuàng)建一個使用UDP協(xié)議的套接字，它是加入多播組的初始化套接字，并且以后數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都在該套接字上進(jìn)行。針對IP多播通信，可將參數(shù)dwFlags設(shè)置為WSA_FLAG_MULTIPOINT_C_LEAF、WSA_FLAG_MULTIPOINT_D_LEAF和WSA_FLAG_OVERLAPPED的位和，指明IP多播通信在控制層面和數(shù)據(jù)層面都是“無根的”，只存在葉節(jié)點，它們可以任意加入一個多播組，而且從一個葉節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)會傳送到每一個葉節(jié)點（包括它自己）；創(chuàng)建的套接字具有重疊屬性。
　　
　　3．設(shè)置套接字的選項
　　
　　調(diào)用setsockopt()函數(shù)為套接字設(shè)置SO_REUSEADDR選項，以答應(yīng)套接字綁扎到一個已在使用的地址上。
　　
　　4．綁定套接字
　　
　　調(diào)用bind()函數(shù)綁定套接字，從而將創(chuàng)建好的套接字與本地地址和本地端口聯(lián)系起來。對于多播通信來說，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)通常采用同一個端口。
　　
　　5．設(shè)置多播套接字的模式
　　
　　WSAIoctl()函數(shù)的命令碼SIO_MULTICAST_LOOP用來答應(yīng)或禁止多播通信時發(fā)送出去的通信流量是否也能夠在同一個套接字上被接收（即多播返回）。值得注重的是，在Windows 95/98/NT 4中，默認(rèn)是答應(yīng)多播返回，但不能設(shè)置禁止，否則會出錯；只有在Windows 2000以上版本中，才能設(shè)置答應(yīng)/禁止多播返回。
　　
　　WSAIoctl()函數(shù)的命令碼SIO_MULTICAST_SCOPE用來設(shè)置多播傳播的范圍，即生存時間TTL。每當(dāng)多播路由器轉(zhuǎn)發(fā)多播數(shù)據(jù)包時，數(shù)據(jù)包中的TTL值都會被減1，若數(shù)據(jù)包的TTL減少到0，則路由器將拋棄該數(shù)據(jù)包。TTL的值是多少，多播數(shù)據(jù)便最多能經(jīng)過多少個多播路由器。例如，TTL值為0，則多播只能在本地主機的多個套接字間傳播，而不能傳播到“網(wǎng)線”上；TTL值為1（默認(rèn)值），則多播數(shù)據(jù)碰到第一個路由器，便會被它“無情”地丟棄，不答應(yīng)傳出本地網(wǎng)絡(luò)之外，即只有同一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多播組成員才能收到多播數(shù)據(jù)。

　　
　　6．加入一個多播組
　　
　　調(diào)用WSAJoinLeaf()函數(shù)可加入一個多播組并指定角色（發(fā)送者/接收者）。調(diào)用時，參數(shù)dwFlags可指定套接字作為發(fā)送者（JL_SENDER_ONLY）、接收者（JL_RECEIVER_ONLY）或身兼兩者（JL_BOTH）。調(diào)用成功后會返回一個多播套接字，調(diào)用closesocket()函數(shù)關(guān)閉該套接字就離開了多播組，此時可以調(diào)用WSAJoinLeaf()函數(shù)再次加入多播組。注重，對多播組數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送不能在該套接字上完成。
　　
　　7．向多播組發(fā)送數(shù)據(jù)
　　
　　調(diào)用sendto()函數(shù)，可在指定的UDP套接字上向指定的多播組發(fā)送多播數(shù)據(jù)。調(diào)用時，參數(shù)to應(yīng)指向多播組的IP地址。值得注重的是，若一個應(yīng)用程序只是打算給多播組發(fā)送數(shù)據(jù)，便不必加入一個多播組。
　　
　　8．等待事件
　　
　　調(diào)用WSAAsyncSelect()函數(shù)，使套接字置于非阻塞模式，這時應(yīng)用程序就可在該套接字上接收以Windows消息為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)事件通知。例如，若參數(shù)lEvent值為FD_READ，則應(yīng)用程序可在套接字上接收到“數(shù)據(jù)正等待被讀入”的通知。
　　
　　9．從多播組接收數(shù)據(jù)
　　
　　調(diào)用recvfrom函數(shù)，可在指定的UDP套接字上讀取輸入數(shù)據(jù)。多播通信中數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收一般采用同一個端口，因此其發(fā)送套接字和接收套接字是一樣的。
　　
　　10．關(guān)閉套接字，釋放Winsock資源。
　　
　　在多播通信結(jié)束后，先調(diào)用closesocket()函數(shù)關(guān)閉多播套接字和UDP套接字，然后調(diào)用WSACleanup()函數(shù)結(jié)束對Windows Sockets DLL的使用。
　　
　　三、應(yīng)用實例
　　為了說明IP多播技術(shù)的應(yīng)用方法，本人在Visual C++.NET環(huán)境下設(shè)計了一個簡單的基于Windows Socket 2的IP多播應(yīng)用程序，通過該例子讀者可以把握IP多播應(yīng)用程序設(shè)計的一般方法。該程序的具體設(shè)計方法如下：
　　
　　1．在Visual Studio.NET中建立一個基于對話框的MFC項目CMulticastSocket。注重在“高級功能”設(shè)置中不要選擇“Windows套接字”，這是因為MFC只支持Windows Socket 1而不支持Windows Socket 2。為了能使用Winsock 2 API編程，在程序中應(yīng)包含“winsock2.h”頭文件，并在項目中加入ws2_32.lib的靜態(tài)庫，該靜態(tài)庫應(yīng)設(shè)置在項目屬性的“鏈接器”/“輸入”/“附加依靠項”中。
　　

　　2．在對話框（類名CCMulticastSocketDlg）資源中，設(shè)置它的Caption為“WinSock 2多播應(yīng)用程序”，并添加以下控件：

　　靜態(tài)文本：Caption為“接收到的信息：”；
　　編輯框：ID為IDC_RECEIVE_EDIT，Read Only、Auto Vscroll、Vertical Scroll和Multiline屬性值都為True
　　靜態(tài)文本：Caption為“發(fā)送的信息：”
　　編輯框：ID為IDC_SEND_EDIT
　　第一個按鈕：Caption為“加入多播組(&J)”，ID為IDC_JOIN_BUTTON
　　第二個按鈕：Caption為“多播發(fā)送(&S)”，ID為IDC_SEND_BUTTON
　　第三個按鈕：Caption為“離開多播組(&L)”，ID為IDC_LEAVE_BUTTON
　　第四個按鈕：Caption為“退出(&Q)”，ID為IDC_QUIT_BUTTON

　　為兩個編輯框分別添加相關(guān)聯(lián)的CString類型的變量m_SendMessage和m_ReceiveMessage；為四個按鈕添加相應(yīng)的消息處理函數(shù)；為對話框添加定時器消息（用于定時顯示接收到的消息）及其消息處理函數(shù)。

　　3．添加一個新的對話框資源，設(shè)置它的Caption為“加入多播組”，保留默認(rèn)的兩個按鈕控件，同時添加添加以下控件：

　　靜態(tài)文本：Caption為“IP多播組地址：”
　　編輯框：ID為IDC_IPADDRESS_EDIT
　　靜態(tài)文本：Caption為“IP多播端口：”
　　編輯框：ID為IDC_PORT_EDIT
　　靜態(tài)文本：Caption為“生存時間：”
　　編輯框：ID為IDC_TTL_EDIT
　　復(fù)選框：Caption為“多播返回：”，ID為IDC_LOOPBACK_CHECK，Left Text屬性值為True。

　　為該對話框添加新的類CJoinGroupDlg，它的基類為CDialog，然后為該對話框中的三個編輯框分別添加相
關(guān)聯(lián)的變量，即CSting m_IPAddress、UINT m_nPort、UINT m_nTTL；為復(fù)選框添加相關(guān)聯(lián)的BOOL類型的變量m_Loopback。

　　4．在CMulticastSocketDlg.h文件的前面添加CJoinGroupDlg的頭文件：#include “JoinGroupDlg.h”，并在CCMulticastSocketDlg類中添加了一個CJoinGroupDlg類實例對象m_JoinDlg。

　　5．為了能在對話框中接收網(wǎng)絡(luò)事件通知，應(yīng)增加一個用戶自定義的消息及消息處理函數(shù)，具體實現(xiàn)方法如下：在CMulticastSocketDlg.h文件的前面自定義消息：#define WM_SOCK_MSG(WM_USER+166)，并在afx_msg塊中說明消息處理函數(shù)：afx_msg LRESULT OnSocketMsg (WPARAM wParam,LPARAM lParam)；在CMulticastSocketDlg.cpp文件中的消息映射塊中，使用ON_MESSAGE (WM_SOCK_MSG,OnSocketMsg)宏指令將消息映射到消息處理函數(shù)中，并具體實現(xiàn)消息處理函數(shù)：LRESULT CCMulticastSocketDlg:: OnSocketMsg(WPARAM wParam,LPARAM lParam){…}。

該程序的主要代碼可參見程序清單，相關(guān)函數(shù)的具體說明可參看Microsoft MSDN幫助系統(tǒng)。為了節(jié)省篇幅，程序中省略了部分自動生成的和用于錯誤處理的代碼。

程序清單：

// CMulticastSocketDlg.cpp : 實現(xiàn)文件
#include "stdafx.h"
#include "winsock2.h"
#include "CMulticastSocket.h"
#include "CMulticastSocketDlg.h"
……
DWord cbRet;
SOCKET Sock,SockM; file://UDP套接字，多播套接字
BOOL bFlag,bJoin;
SOCKADDR_IN local,Remote,From; file://分別指向本地、多播組和數(shù)據(jù)來源的IP地址與端口
int Fromlen;
char ReceiveBuf[32000]; file://接收緩沖區(qū)
BOOL bDataReceived;
……
BEGIN_MESSAGE_MAP(CCMulticastSocketDlg, CDialog)
……
ON_BN_CLICKED(IDC_JOIN_BUTTON, OnBnClickedJoinButton)
ON_BN_CLICKED(IDC_LEAVE_BUTTON, OnBnClickedLeaveButton)
ON_BN_CLICKED(IDC_QUIT_BUTTON, OnBnClickedQuitButton)
ON_BN_CLICKED(IDC_SEND_BUTTON, OnBnClickedSendButton)
ON_WM_TIMER()
ON_MESSAGE(WM_SOCK_MSG,OnSocketMsg)
END_MESSAGE_MAP()

BOOL CCMulticastSocketDlg::OnInitDialog()
{
CDialog::OnInitDialog();
……
SetTimer(1,100,NULL); file://設(shè)置定時器
Fromlen=sizeof(From);
bDataReceived=TRUE;
bJoin=FALSE;
return TRUE; // 除非設(shè)置了控件的焦點，否則返回 TRUE
}
……
void CCMulticastSocketDlg::OnBnClickedJoinButton() file://加入多播組
{
if(m_JoinDlg.DoModal()==IDOK)
{
WORD wVersionRequested;
WSADATA wsaData;
int 北京中慶;
wVersionRequested = MAKEWORD(2,2);
北京中慶 = WSAStartup(wVersionRequested, &wsaData); file://初始化WinSock2資源
if(北京中慶!= 0){
AfxMessageBox("不能加載Windows套接字動態(tài)鏈接庫,MB_OK");
return;
}
if (LOBYTE(wsaData.wVersion) !=2 HIBYTE(wsaData.wVersion) !=2){
AfxMessageBox("WinSock DLL不支持2.0版本,MB_OK");
WSACleanup( );
return;
}
file://創(chuàng)建一個套接字
Sock=WSASocket(AF_INET,SOCK_DGRAM,IPPROTO_UDP,
(LPWSAPROTOCOL_INFO)NULL,0,WSA_FLAG_OVERLAPPED
WSA_FLAG_MULTIPOINT_C_LEAFWSA_FLAG_MULTIPOINT_D_LEAF);

bFlag=TRUE; file://設(shè)置套接字選項，使套接字為可重用端口地址
setsockopt(Sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,(char*)&bFlag,sizeof(bFlag));

file://將套接字綁定到用戶指定端口及默認(rèn)的接口
memset(&local,0,sizeof(local));
local.sin_family=AF_INET;
local.sin_port=htons((USHORT)m_JoinDlg.m_nPort);
local.sin_addr.s_addr=htonl(INADDR_ANY);
bind(Sock,(strUCt sockaddr FAR *)&local,sizeof(local));

file://設(shè)置多播數(shù)據(jù)報傳播范圍（生存時間TTL）
WSAIoctl(Sock,SIO_MULTICAST_SCOPE,&m_JoinDlg.m_nTTL,sizeof(int),
NULL,0,&cbRet,NULL,NULL);
file://設(shè)置多播返回（LOOKBACK）
BOOL nLoopBack=m_JoinDlg.m_Loopback;
WSAIoctl(Sock,SIO_MULTIPOINT_LOOPBACK,&nLoopBack,sizeof(nLoopBack),
NULL,0,&cbRet,NULL,NULL);

memset(&Remote,0,sizeof(Remote));
Remote.sin_family=AF_INET;
Remote.sin_addr.s_addr=inet_addr(m_JoinDlg.m_IPAddress);
Remote.sin_port=htons(m_JoinDlg.m_nPort);
file://加入到指定的多播組，并指定為既作為發(fā)送者又作為接收者（JL_BOTH）
SockM=WSAJoinLeaf(Sock,(sockaddr*)&Remote,sizeof(Remote),
NULL,NULL,NULL,NULL,JL_BOTH);
WSAAsyncSelect(Sock,m_hWnd,WM_SOCK_MSG,FD_READ); file://注冊網(wǎng)絡(luò)消息及其網(wǎng)絡(luò)事件
bJoin=TRUE;
}
}

void CCMulticastSocketDlg::OnBnClickedSendButton() file://多播發(fā)送
{
if(bJoin){
UpdateData(TRUE);
const char* strMessage=LPCTSTR(m_SendMessage);
int nSize=m_SendMessage.GetLength()+1;
sendto(Sock,strMessage,nSize,0,(sockaddr*)&Remote,sizeof(Remote));
}
else
AfxMessageBox("請先加入多播組！");
m_SendMessage="";
UpdateData(FALSE);
}

void CCMulticastSocketDlg::OnBnClickedLeaveButton()
{ file://離開多播組
closesocket(SockM);
closesocket(Sock);
WSACleanup();
m_SendMessage="";
m_ReceiveMessage="";
bDataReceived=TRUE;
bJoin=FALSE;
UpdateData(FALSE);
}

void CCMulticastSocketDlg::OnBnClickedQuitButton()
{ file://退出
DestroyWindow();
}

void CCMulticastSocketDlg::OnTimer(UINT nIDEvent) file://定時器處理函數(shù)，實現(xiàn)接收信息的定時更新
{
if(bDataReceived)
{
m_ReceiveMessage+=ReceiveBuf;
m_ReceiveMessage+="/r/n";
bDataReceived=FALSE;
UpdateData(FALSE);
}
CDialog::OnTimer(nIDEvent);
}

LRESULT CCMulticastSocketDlg::OnSocketMsg(WPARAM wParam,LPARAM lParam)
{
file://檢索網(wǎng)絡(luò)事件
switch(WSAGETSELECTEVENT(lParam)){
case FD_READ:
recvfrom(Sock,ReceiveBuf,32000,0,(sockaddr *)&From,&Fromlen);
bDataReceived=TRUE; file://設(shè)置已接收到一條信息標(biāo)志
break;
}
return TRUE;
}