Linux网络编程四、UDP，广播和组播

一、UDP

　　UDP：是一个支持无连接的传输协议，全称是用户数据包协议（User Datagram Protocol）。UDP协议无需像TCP一样要建立连接后才能发送封装的IP数据报，也是因此UDP相较于TCP效率更高一些，但是由于没有建立连接，UDP只管发送数据，不管数据是否被接收，所以UDP传输数据是不安全的，容易丢包。

　　通信流程：

　　服务端

　　　　1、创建通信用套接字：socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); 和TCP不同之处在于第二个参数改为SOCK_DGRAM。

　　　　2、绑定套接字：bind(...);

　　　　3、通信：接收数据，recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);。发送数据，sendto(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, const socklen_t *addrlen); 第五个参数都是另一端的信息，src_addr是传出参数。

　　客户端同服务端。

二、广播

　　广播：在IP子网内广播数据包，所有在子网内部的主机都将收到这些数据包。广播的使用范围仅在本地子网中，通过路由器控制广播的传输。广播地址：xxx.xxx.xxx.255。

　　通信流程：

　　　　1、创建并绑定套接字，同UDP。

　　　　2、初始化客户端信息，主要是设置客户端ip为广播地址。

　　　　3、开放服务器的广播权限：int flag = 1; setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &flag, sizeof(flag));

　　　　4、给客户端(子网内的主机)发送数据。

　　客户端同UDP，不能向服务器发送数据。

//server//
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, const char* argv[])
{
    // 创建套接字
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(fd == -1)
    {
        perror("socket error");
        exit(1);
    }

    // 绑定server的iP和端口
    struct sockaddr_in serv;
    memset(&serv, 0, sizeof(serv));
    serv.sin_family  = AF_INET;
    serv.sin_port = htons(8787);    // server端口
    serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&serv, sizeof(serv));
    if(ret == -1)
    {
        perror("bind error");
        exit(1);
    }

    // 初始化客户端地址信息
    struct sockaddr_in client;
    memset(&client, 0, sizeof(client));
    client.sin_family = AF_INET;
    client.sin_port = htons(6767);  // 客户端要绑定的端口
    // 使用广播地址给客户端发数据
    inet_pton(AF_INET, "192.168.123.255", &client.sin_addr.s_addr);

    // 给服务器开放广播权限
    int flag = 1;
    setsockopt(fd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &flag, sizeof(flag));

    // 通信
    while(1)
    {
        // 一直给客户端发数据
        static int num = 0;
        char buf[1024] = {0};
        sprintf(buf, "hello, udp == %d\n", num++);
        int ret = sendto(fd, buf, strlen(buf)+1, 0, (struct sockaddr*)&client, sizeof(client));
        if(ret == -1)
        {
            perror("sendto error");
            break;
        }
        
        printf("server == send buf: %s\n", buf);

        sleep(1);
    }
    
    close(fd);

    return 0;
}

//client//
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, const char* argv[])
{
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(fd == -1)
    {
        perror("socket error");
        exit(1);
    }

    // 绑定iP和端口
    struct sockaddr_in client;
    memset(&client, 0, sizeof(client));
    client.sin_family = AF_INET;
    client.sin_port = htons(6767);  
    inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &client.sin_addr.s_addr);
    int ret  = bind(fd, (struct sockaddr*)&client, sizeof(client));
    if(ret == -1)
    {
        perror("bind error");
        exit(1);
    }

    // 接收数据
    while(1)
    {
        char buf[1024] = {0};
        int len = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);
        if(len == -1)
        {
            perror("recvfrom error");
            break;
        }
        
        printf("client == recv buf: %s\n", buf);
    }

    close(fd);
    
    return 0;
}

三、组播

　　组播：在发送者和每一接收者之间实现点对多点网络连接。如果一台发送者同时给多个接收者传输相同的数据，也只需复制一份相同的数据包。它提高了数据传送效率，减少了骨干网络出现拥塞的可能性。组播不同于广播的地方在于其不局限于局域网，而且其效率比广播更高。

　　组播地址：224.0.0.0~224.0.0.255，预留组播地址（永久组地址），224.0.0.0保留不做分配，其它地址供路由器协议使用。224.0.1.0~224.0.1.255，公用组播地址，可以用于Internet，需要申请。224.0.2.0~238.255.255.255，用户可用组播地址（临时组地址），全网有效。239.0.0.0~239.255.255.255，本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内有效。

　　通信流程：

　　　　1、创建并绑定套接字，同UDP。

　　　　2、初始化客户端地址信息，设置组播地址和客户端要绑定的端口。

　　　　3、开放组播权限

// 给服务器开放组播权限
    struct ip_mreqn flag;
    // init flag
    inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &flag.imr_multiaddr.s_addr);   // 组播地址
    inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &flag.imr_address.s_addr);    // 本地IP
    flag.imr_ifindex = if_nametoindex("ens33");
    setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &flag, sizeof(flag));

　　　　客户端，绑定端口要与服务端设置的相一致

　　　　客户端加入到组播地址

// 加入到组播地址
    struct ip_mreqn fl;
    inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &fl.imr_multiaddr.s_addr);
    inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &fl.imr_address.s_addr);
    fl.imr_ifindex = if_nametoindex("ens33");
    setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &fl, sizeof(fl));

//server//
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <net/if.h>

int main(int argc, const char* argv[])
{
    // 创建套接字
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(fd == -1)
    {
        perror("socket error");
        exit(1);
    }

    // 绑定server的iP和端口
    struct sockaddr_in serv;
    memset(&serv, 0, sizeof(serv));
    serv.sin_family  = AF_INET;
    serv.sin_port = htons(8787);    // server端口
    serv.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    int ret = bind(fd, (struct sockaddr*)&serv, sizeof(serv));
    if(ret == -1)
    {
        perror("bind error");
        exit(1);
    }

    // 初始化客户端地址信息
    struct sockaddr_in client;
    memset(&client, 0, sizeof(client));
    client.sin_family = AF_INET;
    client.sin_port = htons(6767);  // 客户端要绑定的端口
    // 使用组播地址给客户端发数据
    inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &client.sin_addr.s_addr);

    // 给服务器开放组播权限
    struct ip_mreqn flag;
    // init flag
    inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &flag.imr_multiaddr.s_addr);   // 组播地址
    inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &flag.imr_address.s_addr);    // 本地IP
    flag.imr_ifindex = if_nametoindex("ens33");
    setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &flag, sizeof(flag));

    // 通信
    while(1)
    {
        // 一直给客户端发数据
        static int num = 0;
        char buf[1024] = {0};
        sprintf(buf, "hello, udp == %d\n", num++);
        int ret = sendto(fd, buf, strlen(buf)+1, 0, (struct sockaddr*)&client, sizeof(client));
        if(ret == -1)
        {
            perror("sendto error");
            break;
        }
        
        printf("server == send buf: %s\n", buf);

        sleep(1);
    }
    
    close(fd);

    return 0;
}

//client//
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <net/if.h>

int main(int argc, const char* argv[])
{
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(fd == -1)
    {
        perror("socket error");
        exit(1);
    }

    // 绑定iP和端口
    struct sockaddr_in client;
    memset(&client, 0, sizeof(client));
    client.sin_family = AF_INET;
    client.sin_port = htons(6767); // ........ 
    inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &client.sin_addr.s_addr);
    int ret  = bind(fd, (struct sockaddr*)&client, sizeof(client));
    if(ret == -1)
    {
        perror("bind error");
        exit(1);
    }

    // 加入到组播地址
    struct ip_mreqn fl;
    inet_pton(AF_INET, "239.0.0.10", &fl.imr_multiaddr.s_addr);
    inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &fl.imr_address.s_addr);
    fl.imr_ifindex = if_nametoindex("ens33");
    setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &fl, sizeof(fl));

    // 接收数据
    while(1)
    {
        char buf[1024] = {0};
        int len = recvfrom(fd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, NULL);
        if(len == -1)
        {
            perror("recvfrom error");
            break;
        }
        
        printf("client == recv buf: %s\n", buf);
    }

    close(fd);
    
    return 0;
}

Linux网络编程四、UDP，广播和组播

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