Python 实现udp组播

有关知识

基本概念

单播：两个主机间单对单的通信

广播：一个主机对整个局域网上所有主机上的数据通信（网络地址全1）

单播和广播是两个极端，要么对一个主机进行通信，要么对整个局域网的主机进行通信

组播：实际情况下，经常需要对一组特定的主机进行通信，而不是所有局域网上的主机

IP组播（也称多址广播或多播），是一种允许一台或多台主机发送数据包到多台主机的TCP/IP网路技术。

多播是 IPv6 数据包的 3 种基本目的地址类型之一，多播是一点对多点的通信,　IPv6 没有采用 IPv4 中的组播术语，而是将广播看成是多播的一个特殊例子。

多播组只能用UDP 或者原始套接字实现，不能用TCP。

广播地址

在使用TCP/IP 协议的网络中，主机标识段host ID 为全1 的IP 地址为广播地址，广播的分组传送给host ID段所涉及的所有计算机。

传输层只有UDP可以广播 。

组播地址

IP 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3类：

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；

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；

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。

组播地址与MAC地址的映射

使用同一个 IP 多播地址接收多播数据包的所有主机构成了一个主机组，也称为多播组。一个多播组的成员是随时变动的，一台主机可以随时加入或离开多播组，多播组成员的数目和所在的地理位置也不受限制，一台主机也可以属于几个多播组。

这个我们可以这样理解，多辩宏郑播地址就类似于 QQ 群号，多播组相当于 QQ 群，一个个的主机就相当于群里面的成员。

设备驱动程序就必须接收所有多播数据帧，然后对它们进行过滤，这个过滤过程是网络驱动或IP层自动完成。（设备驱动程序会对多播数据进行过滤，将其发到相应的位置）

组播应用

单点对多点应用

点对多点应用是指一个发送者，多个接收者的应用形式，这是最常见的多播应用形式。典型的携颂应用包括：媒体广播、媒体推送、信息缓存、事件通知和状态监视等。

多点对单点应用

多点对点应用是指多个发送者，一个接收者的应用形式。通常是双向请求响应应用，任何一端（多点或点）都有可能发起请求。典型应用包括：资源查找、数据收集、网络竞拍、信息询问等。

多点对多点应用

多点对多点应用是指多个发送者和多个接收者的应用形式。通常，每个接收者可以接收多个发送者发送的数据，同时，每个发送者可以把数据发送给多个接收者。典型应用包括：多点会议、资源同步、并行处理、协同处理、远程学习、讨论组、分布式交互模拟（DIS）、多人游戏等。

参考的文章 https://www.cnblogs.com/schips/p/12552534.html

下面实现一个python（3.8）的演示原理的版本

功能：1.每个客户端随机生成一个id当做标识

2.每个客户端绑定本机一个Ip的端口（在同一台机器上面可以启动多个脚本）

3. 加入同一网段的一个组播地址

4. 启动后，发送一个消息

5. 收到消息后，根据id判断绝袭消息是否是自己发出的，其它客户端的时候回一个消息

启动两个脚本以后效果如下：

ps:在相同网段可以很容易实现组播。跨网段组播必须打开三层交换机的组播路由协议，一般是PIM 稀疏模式，一般三层交换机的默认配置是没有打开组播路由的。（待实践）

socket(family,type[,protocal]) 使用给定的地址族、套接字类型、协议编号（默认为0）来创建套接字。

有效的端口号： 0～ 65535

但是小于1024的端口号基本上都预留给了 *** 作系统

POSIX兼容系统(如Linux、Mac OS X等)，在/etc/services文件中找到这些预留端口与的列表

面向连接的通信提供序列化、可靠的和不重复的数据交付，而没有记录边界。意味着每条消息都可以拆分多个片段，并且每个消息片段都能到达目的地，然后将它们按顺序组合在一起,最后将完整的信息传递给等待的应用程序。

实现方式(TCP)：

传输控制协议（TCP）， 创建TCP必须使用SOCK_STREAM作为套接字类型

因为这些套接字（AF_INET）的网络版本使用因特网协议(IP)来搜寻网络中的IP,

　仔拦　所以整个系统通常结合这两种协议(TCP/IP)来进行网络间数据通信。

数据报类型的套接字, 即在通信开始之前并不需要建议连接,当然也无法保证它的顺序性、可靠性或重复性

实现方式(UDP)

用户数据包协议（UDP), 创建UDP必须使用SOCK_DGRAM (datagram)作为套接字类型

它也使用因特网来寻找网络中主机，所以是UDP和IP的组合名字UDP/IP

注意点:

1）TCP发送数据时，已建立好TCP连接，所以不需要指定地址。UDP是面向无连接的，每次发送要指定是发给谁。

2）服务端与客户端不能直接发送列表，元组，字典。需要字符串化repr(data)。

TCP的优点： 可靠，稳定 TCP的可靠体现在TCP在传递数念野胡据之前，会有三次握手来建立脊滚连接，而且在数据传递时，有确认、窗口、重传、拥塞控制机制，在数据传完后，还会断开连接用来节约系统资源。

TCP的缺点： 慢，效率低，占用系统资源高，易被攻击 TCP在传递数据之前，要先建连接，这会消耗时间，而且在数据传递时，确认机制、重传机制、拥塞控制机制等都会消耗大量的时间，而且要在每台设备上维护所有的传输连接，事实上，每个连接都会占用系统的CPU、内存等硬件资源。 而且，因为TCP有确认机制、三次握手机制，这些也导致TCP容易被人利用，实现DOS、DDOS、CC等攻击。

什么时候应该使用TCP : 当对网络通讯质量有要求的时候，比如：整个数据要准确无误的传递给对方，这往往用于一些要求可靠的应用，比如HTTP、HTTPS、FTP等传输文件的协议，POP、SMTP等邮件传输的协议。 在日常生活中，常见使用TCP协议的应用如下： 浏览器，用的HTTP FlashFXP，用的FTP Outlook，用的POP、SMTP Putty，用的Telnet、SSH QQ文件传输.

UDP的优点： 快，比TCP稍安全 UDP没有TCP的握手、确认、窗口、重传、拥塞控制等机制，UDP是一个无状态的传输协议，所以它在传递数据时非常快。没有TCP的这些机制，UDP较TCP被攻击者利用的漏洞就要少一些。但UDP也是无法避免攻击的，比如：UDP Flood攻击……

UDP的缺点： 不可靠，不稳定 因为UDP没有TCP那些可靠的机制，在数据传递时，如果网络质量不好，就会很容易丢包。

什么时候应该使用UDP： 当对网络通讯质量要求不高的时候，要求网络通讯速度能尽量的快，这时就可以使用UDP。 比如，日常生活中，常见使用UDP协议的应用如下： QQ语音 QQ视频 TFTP ……

python发送udp报文并修改源IP地址

```

import socket

import struct

# 创建udp套接字

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

# 绑定源IP地址

s.bind(('192.168.0.1', 0))

# 设置报文信冲芹滑首缺息

data = 'hello world!'

dst_addr = ('192.168.0.2', 80)

# 修改源IP地址

src_addr = ('192.168.0.3', 0)

s.setsockopt(socket.SOL_IP, socket.IP_MULTICAST_IF, socket.inet_aton(src_addr[0]))

# 发送散腊报文

s.sendto(data.encode('utf-8'), dst_addr)

```

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