Die Kommunikation über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung ist in den meisten Anwendungen der richtige Weg. Was aber wenn mehrere Empfänger die gleichen Informationen erhalten wollen? Da zeigt sich dann ein grosser Nachteil der Punkt-zu-Punkt-Verbindungen. Pro Empfänger muss eine Verbindung hergestellt werden um dann die gleichen Informationen mehrfach zu verschicken, was zu Engpässen in der Bandbreite führen kann. Um dies zu vermeiden, kann mit Hilfe von Multicast eine sogenannte Punkt-zu-Gruppe-Verbindung hergestellt werden. Der Sender verschickt eine einzige Nachricht an eine ganze Gruppe von Empfängern und die Netzwerkinfrastruktur sorgt dafür, dass jeder interessierte Empfänger die Informationen auch erhält. Die Kommunikation geschieht über eine spezielle Multicast-Adresse (Multicast-Group) die aus dem IPv4-Bereich 224.0.0.0 bis 239.255.255.255 stammen muss. Dieser IP-Bereich ist für Multicast reserviert und wird von Routern und Switches speziell behandelt. Die Multicast-Pakete werden über UDP versendet.
Ein gutes Beispiel eines Multicast Senders und Empfänger habe ich auf der Webseite von Doug Hellmann gefunden.
Der Multicast Sender
In diesem Beispiel müssen sich die Empfänger nicht beim Sender anmelden, daher kann der Sender nicht wissen wie viele Antworten zu erwarten sind. Aus diesem Grund wartet der Sender solange auf eine Antwort bis der festgelegte Socket-Timeout erreicht wurde.
Hier die wichtigsten Code-Zeilen:
# Create the datagram socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# Set a timeout so the socket does not block indefinitely when trying
# to receive data. (in sec flaot)
sock.settimeout(1.0)
# Set the time-to-live for messages to 1 so they do not go past the
# local network segment.
ttl = struct.pack('b', 1)
sock.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_MULTICAST_TTL, ttl)
try:
# Send data to the multicast group
print >>sys.stderr, 'sending "%s"' % message
sent = sock.sendto(message, multicast_group)
# Look for responses from all recipients
while True:
print >>sys.stderr, 'waiting to receive'
try:
data, server = sock.recvfrom(16)
except socket.timeout:
print >>sys.stderr, 'timed out, no more responses'
break
else:
print >>sys.stderr, 'received "%s" from %s' % (data, server)
finally:
print >>sys.stderr, 'closing socket'
sock.close()
Der Multicast Empfänger
Der Empfänger lauscht auf allen Netzwerkinterfaces auf Daten seiner Multicast-Gruppe und schickt eine Empfangsbestätigung zurück.
Hier die wichtigsten Code-Zeilen:
# The first step to establishing a multicast receiver is to create
# the UDP socket.
server_address = ('', 10000)
# Create the socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
# Bind to the server address
sock.bind(server_address)
# Tell the operating system to add the socket to
# the multicast group on all interfaces.
group = socket.inet_aton(multicast_group)
mreq = struct.pack('4sL', group, socket.INADDR_ANY)
sock.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, socket.IP_ADD_MEMBERSHIP, mreq)
# Receive/respond loop
while True:
print >>sys.stderr, '\nwaiting to receive message'
data, address = sock.recvfrom(1024)
print >>sys.stderr, 'received %s bytes from %s' % (len(data), address)
print >>sys.stderr, data
print >>sys.stderr, 'sending acknowledgement to', address
sock.sendto('ack', address)
Source Code-Dateien:
Die 7zip-Datei enthält die Dateien:
– MulticastServer.py (Sender)
– MulticastClient.py (Empfänger)
Python – Source Code
Eine ausführbare Version (exe) der Dateien, welche eine vorhandene Installation von Python 2.7.2 erfordert:
– MulticastServer.exe (Sender)
– MulticastClient.exe (Empfänger)
Kompilierte Multicast Beispiele (x64)
Starten des Clients:
(Client empfängt Daten der Multicast-Gruppe 224.0.1.2)
>MulticastClient.exe 224.0.1.2
Starten des Servers und gleichzeitiges verschicken von Daten:
(Server verschickt ein „Hallo Multicast!“ an die Multicast-Gruppe 224.0.1.2)
>MulticastServer.exe "Hallo Multicast!" 224.0.1.2
– Python: Socket-Dokumentation
– Wikipedia: Multicast