Linux网络编程——广播
概述
在生活中广播无处不在,像平时在大街上卖物品的商人,在进行推广产品的时候往往都是使用一个喇叭来进行吆喝:“十块钱买不了吃亏,十块钱买不了上当,走过路过千万不要错过”,这就是广播。
那么在网络中的广播又是什么样子的呢?
网络上的广播指:由一台主机向该主机所在子网内(同一个局域网)的所有主机发送数据的方式。如下图的 1 号主机广播给 2、3、4、5 号主机发送数据:
实现广播,离不开广播地址,同一个子网(局域网)的所有主机网卡都会接收所在网段广播地址的数据包。广播地址应用于局域网内的所有主机。
广播地址(Broadcast Address)是专门用于同时向网络中(通常指同一子网)所有工作站进行发送的一个地址。
广播地址主要分为两类
1)受限广播路由器从来不会转发受限广播的数据包,但同一个子网的所有主机都会接收到受限广播的数据包。
IP 地址的网络字段和主机字段全为 1 就是受限广播地址255.255.255.255。
2)直接广播(也叫定向广播)
直接广播可以被路由转发,发送到目标网络的所有主机,如:ip地址为 192.168.2.1的主机也可以发送广播到 192.168.1.0 这个网络。当然不是所有的路由器,通常路由器是默认阻止直接广播的(可以设置不阻止)。
IP 地址的网络字段定义这个网络,主机字段通常全为 1,如192.168.10.0/24 的直接广播(定向广播)地址为:192.168.10.255。
广播特点
对于一个带网卡设备的主机,它能接收到哪些网络数据包呢?
1)网卡会接收目的 ip 和它的 ip 地址相同的数据包(至于能不能到应用层我们暂时不管,至于MAC地址如何确定我们暂时也不管),这个就是单播传输数据。
2)网卡会接收到目的 ip 为广播地址数据包,这个广播地址的 MAC 地址为:ff:ff:ff:ff:ff:ff 。
3)如果这个主机加入了多播组,它也会接收该多播组地址的数据包,详情请看《多播》。
广播只能用 UDP 或原始IP实现,不能用 TCP。
UDP 广播特点如下:
- 处于同一子网的所有主机都必须处理数据。
- UDP 数据包会沿协议栈向上一直到 UDP 层,因为到 UDP 层,端口不匹配的话,数据才会丢弃,如下图,所以,运行音视频等较高速率工作的应用,会带来较大的负担。
广播示例使用
默认的情况下,不允许发送广播数据包,需要修改套接口选项:
int setsockopt( int sockfd,
int level,
int optname,
const void *optval,
socklen_t optlen);
功能:
设置套接字选项
参数:
sockfd:套接字
其它参数说明如下:
注意:optval的值应该这样填,定义一个赋值为 1 的整型变量,int opt=1, 然后把这个变量的地址放这个位置,如:&opt
返回值:
成功执行返回0,否则返回-1
使用例子如下:
//设置该套接字为广播类型 int opt=1; setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &opt, sizeof(opt));
下面我们写一个 UDP 广播发送数据包例子,目的端口指定为 8000,目的 IP 为受限广播地址:255.255.255.255,那样,同一个局域网的所有主机网卡都会收到这个数据,但是,只有端口为 8000 的网络应用程序才会收到这个数据包:
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> int main(int argc, char *argv[]) { unsigned short port = 8000; // 端口 char *server_ip = "255.255.255.255"; // 受限广播地址 int sockfd; sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); //创建UDP套接字 if(sockfd < 0) { perror("socket"); exit(-1); } struct sockaddr_in dest_addr; bzero(&dest_addr, sizeof(dest_addr)); dest_addr.sin_family = AF_INET; dest_addr.sin_port = htons(port); inet_pton(AF_INET, server_ip, &dest_addr.sin_addr); printf("send data to UDP server %s:%d!\n", server_ip, port); //设置该套接字为广播类型,这个很重要 int opt=1; setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &opt, sizeof(opt)); char send_buf[512] = "this is a broadcast data"; sendto(sockfd, send_buf, strlen(send_buf), 0, (struct sockaddr*)&dest_addr, sizeof(dest_addr));//发送数据 close(sockfd); return 0; }
编译运行如下:
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