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什么是組播

點對點連接可以處理很多通信需求，不過隨著直接連接數的增加，在多對通信方之間傳遞相同的消息會變得越來越困難。

單獨地向各個接收方發送消息會耗費額外的處理時間和帶寬，這對于諸如完成流視頻或音頻操作的應用來說，代碼會出現顯著的性能問題。

而使用組播（multicast）向多個端點同時發送消息可以得到更好的效率，因為網絡基礎設施可以確保數據包會被傳送到所有接收方。

組播消息總是使用UDP發送，因為TCP需要提供一對通信系統。組播的地址被稱為組播組，這是常規的IPv4地址范圍的一個子集（224.0.0.0~230.255.255.255），專門為主播通信預留。

這些地址會由網絡路由器和交換機進行特殊的處理，所以發送到組的消息可以在互聯網上被分發到加入這個組的所有接收方。

需要注意的是，大多數托管的路由器與交換機默認會禁止組播通信。如果后續運行程序有問題，那么可以檢查你的網絡設置。

發送組播消息

由于無法知道會收到多少響應，所以需要對套接字使用一個超時值，以避免等待回答時無限阻塞。

TTL（Time-To-Live value）是一個生存時間值，會控制多少網絡接收這個數據包。要使用IP_MULTICAST_TTL選項與setsockopt()函數來設置TTL。默認值1表示路由器不會把數據包轉發到當前網段之外。TTL最大取值255，應包包裝為1個字節。

示例代碼如下：

import socket
import struct

# 1.創建一個套接字
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

multicast_group = ("224.3.29.71", 10000)
sock.settimeout(10)

ttl = struct.pack("b", 1)#本博主數據結構與算法第10篇對struct二進制結構體進行介紹
sock.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_MULTICAST_TTL, ttl)

try:
    msg = "群發的消息，你不必回".encode("UTF-8")
    sent = sock.sendto(msg, multicast_group)
    while True:
        try:
            data, server = sock.recvfrom(1024)
        except socket.timeout:
            print("time out")
            break
        else:
            print(data, server)
finally:
    sock.close()

這里的代碼與UDP類似，除了sock.setsockopt()的調用。

接收組播消息

建立組播接收者的第一步是創建UDP套接字。創建常規的套接字并綁定到一個端口后，可以使用setsockopt()改變IP_ADD_MEMBERSHIP選項，增加安東組播組。

這個選項值是組播地址的一個8字節的打包表示，后面是服務器監聽通信流的網絡接口，由其IP地址標識。這里，接收者使用INADDR_ANY監聽所有接口。

示例代碼如下：

import socket
import struct

multicast_group = "224.3.29.71"
server_address = ("", 10000)

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.bind(server_address)

group = socket.inet_aton(multicast_group)
mreq = struct.pack("4sL", group, socket.INADDR_ANY)

sock.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_ADD_MEMBERSHIP, mreq)

while True:
    data, address = sock.recvfrom(1024)
    print(data.decode("UTF-8"), address)
    sock.sendto("組播消息已經收到".encode("UTF-8"), address)

接收者的循環與UDP服務器類似。

運行之后，效果如下：

Python使用socket實現組播與發送二進制數據