マルチキャストとは、特定のアドレスを指定して、1対複数でデータ送信する通信方法です。
受信ホストでマルチキャストグループに参加し、送信元ホストでマルチキャストグループ宛にデータを送信します。
マルチキャストアドレスは「224.0.0.0〜239.255.255.255」の範囲と決まっています。
「224.0.1.0〜238.255.255.255」まではグローバルアドレスのようにインターネットで使えるアドレスです。
「239.0.0.0〜239.255.255.255」まではプライベートアドレスのように組織内で使われるマルチキャストアドレスです。
マルチキャスト機能を有効にするにはsetsockopt()関数を用います。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>
/*
* マルチキャスト情報
*/
struct multicast_info {
unsigned short port; /* ポート番号 */
char *ipaddr; /* マルチキャストのIPアドレス */
char *msg; /* 送信メッセージ */
unsigned int msg_len; /* メッセージ長 */
int sd; /* ソケットディスクリプタ */
struct sockaddr_in addr; /* マルチキャストのアドレス構造体 */
unsigned char ttl; /* Time to Live */
};
typedef struct multicast_info mc_info_t;
/*!
* @brief マルチキャスト機能を有効にする
* @param[in] info マルチキャスト情報
* @param[out] errmsg エラーメッセージ格納先
* @return 成功ならば0、失敗ならば-1を返す。
* @note 複数インターフェースがある機器では出力インターフェースを
* 指定しないと意図しないインターフェースからマルチキャスト
* パケットが出てしまいます。
*/
static int
enable_multicast(mc_info_t *info, char *errmsg)
{
int rc = 0;
in_addr_t ipaddr;
/* IP_MULTICAST_IFを設定する */
ipaddr = inet_addr("127.0.0.1"); /* ローカルホストを指定 */
rc = setsockopt(info->sd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF,
(char *)&ipaddr, sizeof(ipaddr));
if(rc != 0){
sprintf(errmsg, "(line:%d) %s", __LINE__, strerror(errno));
return(-1);
}
/* マルチキャスト機能を有効にする */
rc = setsockopt(info->sd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_TTL,
(void *)&(info->ttl), sizeof(info->ttl));
if(rc != 0){
sprintf(errmsg, "(line:%d) %s", __LINE__, strerror(errno));
return(-1);
}
return(0);
}
/*!
* @brief ソケットの初期化
* @param[in] info マルチキャスト情報
* @param[out] errmsg エラーメッセージ格納先
* @return 成功ならば0、失敗ならば-1を返す。
*/
static int
socket_initialize(mc_info_t *info, char *errmsg)
{
int rc = 0;
/* ソケットの生成 : UDPを指定する */
info->sd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
if(info->sd < 0){
sprintf(errmsg, "(line:%d) %s", __LINE__, strerror(errno));
return(-1);
}
/* マルチキャスト機能を有効にする */
rc = enable_multicast(info, errmsg);
if(rc != 0) return(-1);
/* マルチキャストのアドレス構造体を作成する */
info->addr.sin_family = AF_INET;
info->addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(info->ipaddr);
info->addr.sin_port = htons(info->port);
return(0);
}
/*!
* @brief ソケットの終期化
* @param[in] info マルチキャスト情報
* @return 成功ならば0、失敗ならば-1を返す。
*/
static void
socket_finalize(mc_info_t *info)
{
/* ソケット破棄 */
if(info->sd != 0) close(info->sd);
return;
}
/*!
* @brief マルチキャストを送信する
* @param[in] info マルチキャスト情報
* @param[out] errmsg エラーメッセージ格納先
* @return 成功ならば0、失敗ならば-1を返す。
*/
static int
multicast_sendmsg(mc_info_t *info, char *errmsg)
{
int sendmsg_len = 0;
/* マルチキャストを送信し続ける */
while(1){
sendmsg_len = sendto(info->sd, info->msg, info->msg_len, 0,
(struct sockaddr *)&(info->addr),
sizeof(info->addr));
if(sendmsg_len != info->msg_len){
sprintf(errmsg, "invalid msg is sent.(%s)",
__LINE__, strerror(errno));
return(-1);
}
/* 5秒に一回送信する */
sleep(5);
}
return(0);
}
/*!
* @brief マルチキャストを送信する
* @param[in] info マルチキャスト情報
* @param[out] errmsg エラーメッセージ格納先
* @return 成功ならば0、失敗ならば-1を返す。
*/
static int
multicast_sender(mc_info_t *info, char *errmsg)
{
int rc = 0;
/* ソケットの初期化 */
rc = socket_initialize(info, errmsg);
if(rc != 0) return(-1);
/* マルチキャストを送信する */
rc = multicast_sendmsg(info, errmsg);
/* ソケットの終期化 */
socket_finalize(info);
return(rc);
}
/*!
* @brief 初期化処理。IPアドレスとポート番号を設定する。
* @param[in] argc コマンドライン引数の数
* @param[in] argv コマンドライン引数
* @param[out] info マルチキャスト情報
* @param[out] errmsg エラーメッセージ格納先
* @return 成功ならば0、失敗ならば-1を返す。
*/
static int
initialize(int argc, char *argv[], mc_info_t *info, char *errmsg)
{
if(argc != 4){
sprintf(errmsg, "usage: %s <multicast-addr> <port> <msg>", argv[0]);
return(-1);
}
memset(info, 0, sizeof(mc_info_t));
info->ipaddr = argv[1];
info->port = atoi(argv[2]);
info->msg = argv[3];
info->msg_len = strlen(argv[3]);
info->ttl = 1; /* ホップ数を設定 */
return(0);
}
/*!
* @brief main routine
* @return 成功ならば0、失敗ならば-1を返す。
*/
int
main(int argc, char *argv[])
{
int rc = 0;
mc_info_t info = {0};
char errmsg[BUFSIZ];
rc = initialize(argc, argv, &info, errmsg);
if(rc != 0){
fprintf(stderr, "Error: %s\n", errmsg);
return(-1);
}
rc = multicast_sender(&info, errmsg);
if(rc != 0){
fprintf(stderr, "Error: %s\n", errmsg);
return(-1);
}
return(0);
}