多点通信

微然02212024-08-14 18:43

目录

学习内容：

[1. 套接字属性](#1. 套接字属性)

[1.1 套接字属性的获取和设置](#1.1 套接字属性的获取和设置)

[1.2 案例实现](#1.2 案例实现)

二、网络通信方式

[2.1. 单播：](#2.1. 单播：)

[2.2. 广播：](#2.2. 广播：)

[2.3. 组播：](#2.3. 组播：)

三、广播

四、组播

课外作业：

一、TCP机械臂测试

学习内容：

1. 套接字属性

1.1 套接字属性的获取和设置

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

#include <sys/socket.h>

int getsockopt(int sockfd, int level, int optname,

void *optval, socklen_t *optlen);

int setsockopt(int sockfd, int level, int optname,

const void *optval, socklen_t optlen);

功能：设置套接字在不同层上的属性

参数1：套接字文件描述符

参数2：要设置的层

应用层：SOL_SOCKET

传输层：tcp传输：IPPROTO_TCP

udp传输：IPPROTO_UDP

网络层： IPPROTO_IP

参数3：要设置当前层的属性名称 ，常用每层属性见下表

参数4：要设置或者获取属性的值 ，一般为int类型

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

1.2 案例实现

#include<myhead.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
    //1、创建一个套接字
    int sfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(sfd == -1)
    {
        perror("socket error");
        return -1;
    }


    //2、获取套接字地址重用的值
    int get_val = 1;
    socklen_t size = sizeof(get_val);       //获取属性值的大小
    if(getsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &get_val, &size) == -1)
    {
        perror("getsockopt error");
        return -1;
    }
    printf("get_val = %d\n", get_val);              //如果结果为0，表示套接字默认不允许端口号快速重用

    //3、设置允许端口号快速重用
    int set_val = 1;
    if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &set_val, sizeof(set_val)) ==-1)
    {
        perror("setsockopt error");
        return -1;
    }
    printf("端口号快速重用成功\n");

    //4、验证是否设置成功了
    get_val = 0;
    if(getsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &get_val, &size) == -1)
    {
        perror("getsockopt error");
        return -1;
    }
    printf("get_val = %d\n", get_val);      //如果结果为1，表示套接字端口号快速重用设置成功





    return 0;
}

二、网络通信方式

2.1. 单播：

发送端和接收端完成一对一的通信方式。目前的通信模型都是单播

2.2. 广播：

发送端和接收端完成一对多的通信方式，网络将发送端的数据，全部复制一遍发送给每个接收端一份。

2.3. 组播：

发送端和接收端完成一对多的通信方式，但是仅仅只限于加入多播组的成员。

三、广播

1> 广播是实现网络通信中一对多的通信方式，发送端用于发送数据，每个接收端都可以收到消息

2> 对于套接字而言，一般是不允许发送广播消息的，需要对发送端套接字进行设置允许广播

setsockopt ---> SOL_SOCKET ----> SO_BROADCAST ----> int

3> 广播的发送端需要绑定广播地址

广播地址：网络号 + 255

当前网络中，主机号为255的那个ip地址

4> 广播消息不允许穿过路由器，广播地址只对当前局域网中的所有主机进行消息的转发

5> 广播分为发送端和接收端，发送端用于发送数据，接收端用于接收数据

6> 广播只能使用UDP实现，接收端无论愿不愿意接收，发送端都正常发送消息

7> 广播的发送端流程 ---> UDP的客户端

1、socket（）; //创建用于通信的套接字文件描述符

2、bind(); //可选，可以绑定也可以不绑定

3、setsockopt(); //设置当前套接字允许广播

4、sendto(); //向广播地址发送消息

5、close(); //关闭套接字

#include<myhead.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
    //1、创建用于通信的套接字文件描述符
    int sfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sfd == -1)
    {
        perror("socket error");
        return -1;
    }
    printf("sfd = %d\n", sfd);
    
    //2、绑定可选
    
    //3、设置允许消息广播
    int broad = 1;
    if(setsockopt(sfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &broad, sizeof(broad)) == -1)
    {
        perror("setsockopt error");
        return -1;
    }
    printf("设置广播成功\n");
    
    //4、向广播地址发送消息
    //4.1 封装广播的地址信息
    struct sockaddr_in bin;
    bin.sin_family = AF_INET;
    bin.sin_port = htons(5555);
    bin.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.255");

    char wbuf[128] = "";
    while(1)
    {
        printf("请输入>>>");
        fgets(wbuf, sizeof(wbuf), stdin);
        wbuf[strlen(wbuf)-1] = 0;

        //发送消息
    sendto(sfd, wbuf, strlen(wbuf), 0, (struct sockaddr*)&bin, sizeof(bin));
        printf("发送成功\n");
    }
    
    //5、关闭套接字
    close(sfd);

    return 0;
}

8> 广播的接收端流程 ----> UDP的服务器端

1、socket（）; //创建用于通信的套接字文件描述符

2、bind(); //必须进行，但是，绑定的广播地址和端口号

3、sendto(); //向广播地址发送消息

4、close(); //关闭套接字

#include<myhead.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
    //1、创建用于通信的套接字文件描述符
    int rfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(rfd == -1)
    {
        perror("socket error");
        return -1;
    }
    printf("rfd = %d\n", rfd);             //3
    

    //2、绑定广播地址和端口号
    //2.1 填充地址信息结构体
    struct sockaddr_in rin;
    rin.sin_family = AF_INET;        //通信域
    rin.sin_port = htons(5555);        //端口号
    rin.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.0.255");   //广播地址

    //2.2 绑定工作
    if(bind(rfd, (struct sockaddr*)&rin, sizeof(rin)) == -1)
    {
        perror("bind error");
        return -1;
    }
    printf("bind success\n");
    
    //3、接受数据
    char rbuf[128] = "";
    while(1)
    {
        //清空容器
        bzero(rbuf, sizeof(rbuf));

        //接受广播消息
        recv(rfd, rbuf, sizeof(rbuf), 0);

        printf("收到广播消息为：%s\n", rbuf);
    }
    

    //4、关闭套接字
    close(rfd);

    return 0;
}

四、组播

1> 组播也是实现一对多的通信方式，对于广播而言，网络需要对每个消息进行复制转发，会占用大量的带宽，导致网络拥塞

2> 组播可以实现小范围的数据传播：将需要接收数据的接收端加入多播组，发送端向多播组中发送消息，每个组内成员都能接收到消息

3> 需要对接收端进行设置，将接收端加入多播组

4> 组播也是使用UDP实现的，无论接收端是否愿意接收数据，发送端都可以正常向多播组中发送数据

5> 组播也分为发送端和接收端流程

6> 组播发送端流程 -----> 类似于UDP的客户端流程

1、socket（）; //创建用于通信的套接字文件描述符

2、bind(); //可选，可以绑定也可以不绑定

3、sendto(); //向多播组地址发送消息

4、close(); //关闭套接字

#include<myhead.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
    //1、socket（）;          //创建用于通信的套接字文件描述符
    int sfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sfd == -1)
    {
        perror("socket error");
        return -1;
    }


    //2、bind();             //可选，可以绑定也可以不绑定
    
    //3、sendto();               //向多播组地址发送消息
    struct sockaddr_in min;
    min.sin_family = AF_INET;
    min.sin_port = htons(9999);
    min.sin_addr.s_addr = inet_addr("224.1.2.3");

    char wbuf[128] = "";
    while(1)
    {
        printf("请输入>>>>");
        fgets(wbuf, sizeof(wbuf), stdin);
        wbuf[strlen(wbuf)-1] = 0;

        sendto(sfd, wbuf, strlen(wbuf), 0, (struct sockaddr*)&min, sizeof(min));
        printf("发送成功\n");
    }

    //4、close();                //关闭套接字
    close(sfd);

    return 0;
}

7> 组播的接收端流程 ------> 类似于UDP的服务器端流程

1、socket（）; //创建用于通信的套接字文件描述符

2、bind(); //必须进行，但是，绑定的组播地址和端口号

3、setsockopt(); //加入多播组

4、sendto(); //向广播地址发送消息 5、close(); //关闭套接字

#include<myhead.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
    //1、socket（）;          //创建用于通信的套接字文件描述符
    int rfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(rfd == -1)
    {
        perror("socket error");
        return -1;
    }

    //3、setsockopt();          //加入多播组
    //准备要设置的数据
    struct ip_mreqn imr;        
    imr.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr("224.1.2.3");   //组播ip
    imr.imr_address.s_addr = inet_addr("192.168.0.143");   //主机ip
    imr.imr_ifindex = 2;                        //网卡编号
    if(setsockopt(rfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &imr, sizeof(imr)) == -1)
    {
        perror("setsockopt error");
        return -1;
    }
    printf("加入多播组成功\n");


    //2、bind();             //必须进行，但是，绑定的组播地址和端口号
    struct sockaddr_in rin;
    rin.sin_family = AF_INET;
    rin.sin_port = htons(9999);
    rin.sin_addr.s_addr = inet_addr("224.1.2.3");     //组播地址
    if(bind(rfd, (struct sockaddr*)&rin, sizeof(rin)) == -1)
    {
        perror("bind error");
        return -1;
    }
    printf("bind success\n");


    
    //4、recv();               //从组播地址中接受消息
    char rbuf[128] = "";
    while(1)
    {
        //清空容器
        bzero(rbuf, sizeof(rbuf));

        //接受广播消息
        recv(rfd, rbuf, sizeof(rbuf), 0);

        printf("收到组播消息为：%s\n", rbuf);
    }

    
    //5、close();                //关闭套接字
    close(rfd);

    return 0;
}

课外作业：

一、TCP机械臂测试

通过w(红色臂角度增大)s（红色臂角度减小）d（蓝色臂角度增大）a（蓝色臂角度减小）按键控制机械臂

解析：

#include<myhead.h>
#define SER_PORT 8888             //与服务器保持一致
#define SER_IP  "192.168.2.28"    //服务器ip地址
#define CLI_PORT 9999               //客户端端口号
#define CLI_IP  "192.168.2.227"     //客户端ip地址

int main(int argc, const char *argv[])
{
    //1、创建用于通信的套接字文件描述符
    int cfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if(cfd == -1)
    {
        perror("socket error");
        return -1;
    }
    printf("cfd = %d\n", cfd);             //3
    
    
    //3、连接到服务器
    //3.1 填充服务器地址信息结构体
    struct sockaddr_in sin;
    sin.sin_family = AF_INET;          //通信域
    sin.sin_port = htons(SER_PORT);      //服务器端口号
    sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_IP);     //服务器ip地址

    //3.2 连接服务器
    if(connect(cfd, (struct sockaddr*)&sin, sizeof(sin)) == -1)
    {
        perror("connect error");
        return -1;
    }
    printf("连接服务器成功\n");
    int x=30,y=30;
    //准备数据
    char rbuf[5] = {0xff, 0x02, 0x00, x, 0xff};
    char bbuf[5] = {0xff, 0x02, 0x01, y, 0xff};

    //发送给服务器，以初始化机械臂
    send(cfd, rbuf,sizeof(rbuf), 0);
    sleep(1);
    send(cfd, bbuf,sizeof(bbuf), 0);

    char a=0;
    while (1)
    {
        printf("请输入wsad，q退出:");
        scanf("%s",&a);
        getchar();
        if(a == 'w')
        {
            x += 10;
            rbuf[3] = x;
            send(cfd, rbuf, sizeof(rbuf), 0);
            sleep(1);
        }else if (a == 's')
        {
            x -= 10; 
            rbuf[3] = x;
            send(cfd, rbuf, sizeof(rbuf), 0);
            sleep(1);
        }else if (a == 'a')
        {
            y -= 2; 
            bbuf[3] = y;
            send(cfd, bbuf, sizeof(bbuf), 0);
            sleep(1);
        }else if (a == 'd')
        {
            y += 2; 
            bbuf[3] = y;
            send(cfd, bbuf, sizeof(bbuf), 0);
            sleep(1);
        }else if (a == 'q')
        {
            break;
        }
        else
        {
            printf("输入错误请重新输入\n");
            continue;
        }
        
        
    }
    
    

    
    //5、关闭套接字
    close(cfd);

    return 0;
}
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