Linux網(wǎng)絡(luò)編程系列? （夠吃，管飽）

? ? ? ? 1、Linux網(wǎng)絡(luò)編程系列之網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ)

? ? ? ? 2、Linux網(wǎng)絡(luò)編程系列之TCP協(xié)議編程

? ? ? ? 3、Linux網(wǎng)絡(luò)編程系列之UDP協(xié)議編程

? ? ? ? 4、Linux網(wǎng)絡(luò)編程系列之UDP廣播

? ? ? ? 5、Linux網(wǎng)絡(luò)編程系列之UDP組播

? ? ? ? 6、Linux網(wǎng)絡(luò)編程系列之服務(wù)器編程——阻塞IO模型

? ? ? ? 7、Linux網(wǎng)絡(luò)編程系列之服務(wù)器編程——非阻塞IO模型

? ? ? ? 8、Linux網(wǎng)絡(luò)編程系列之服務(wù)器編程——多路復(fù)用模型

? ? ? ? 9、Linux網(wǎng)絡(luò)編程系列之服務(wù)器編程——信號(hào)驅(qū)動(dòng)模型

一、什么是UDP廣播

???????UDP廣播是一種網(wǎng)絡(luò)通信的方式，在廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)中，UDP廣播可以向多個(gè)目標(biāo)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包，使得網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備都能接收到廣播消息。一定是采用UDP協(xié)議。

二、特性

? ? ? ? 1、面向無(wú)連接：UDP廣播不需要建立連接，可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)包到目標(biāo)設(shè)備。

? ? ? ? 2、廣播特性：UDP廣播可以向一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包。

? ? ? ? 3、不可靠性：UDP廣播發(fā)送的數(shù)據(jù)包無(wú)法保證傳輸?shù)目煽啃?，可能?huì)發(fā)生數(shù)據(jù)丟失、錯(cuò)誤等情況。

? ? ? ? 4、速度快、開銷小：UDP廣播不需要建立連接，因此傳輸速度快，開銷小，適用于實(shí)時(shí)流媒體傳輸?shù)葢?yīng)用場(chǎng)景。

? ? ? ? 5、?安全性較低：UDP廣播發(fā)送的數(shù)據(jù)包可以被網(wǎng)絡(luò)中的其他設(shè)備接收，可能會(huì)存在數(shù)據(jù)泄露的風(fēng)險(xiǎn)。

? ? ? ? 6、適用于廣播通信場(chǎng)景：UDP廣播適用于需要向網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的場(chǎng)景，比如尋找可用設(shè)備、傳輸實(shí)時(shí)視頻或音頻數(shù)據(jù)等。

三、使用場(chǎng)景

????????UDP廣播主要用于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和設(shè)備的發(fā)現(xiàn)，常見的應(yīng)用場(chǎng)景包括：

? ? ? ? 1、視頻和音頻的實(shí)時(shí)傳輸：UDP廣播可以使得多個(gè)設(shè)備同時(shí)接收到同一流的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的視頻會(huì)議和音頻播放等功能。

? ? ? ? 2、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)：通過UDP廣播，打印機(jī)可以向網(wǎng)絡(luò)中廣播自己的存在，從而被所有的設(shè)備發(fā)現(xiàn)和使用。

? ? ? ? 3、多人游戲的聯(lián)機(jī)：UDP廣播可以將游戲數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)送給所有玩家的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多人游戲的聯(lián)機(jī)功能。

? ? ? ? 4、網(wǎng)絡(luò)攝像頭的實(shí)時(shí)監(jiān)控：通過UDP廣播，攝像頭可以將實(shí)時(shí)的視頻流發(fā)送給所有監(jiān)控軟件，使得監(jiān)控人員能夠同時(shí)查看視頻。

四、UDP廣播通信流程

? ? ?? ?1、發(fā)送方（不一定是服務(wù)器或者客戶端）

? ? ? ? （1）、建立套接字。使用socket()

? ? ? ? （2）、設(shè)置套接字屬性為廣播。使用setsockopt()

? ? ? ? （3）、綁定自己的IP地址和端口號(hào)。使用bind()（可以省略）

? ? ? ? （4）、發(fā)送數(shù)據(jù)，并指定接收方為廣播地址。使用sendto()

? ? ? ? （5）、關(guān)閉套接字

? ? ? ? 2、接收方（不一定是服務(wù)器或者客戶端）

????????（1）、建立套接字。使用socket()

? ? ? ? （2）、設(shè)置端口復(fù)用。使用setsockopt()（可選，推薦）

? ? ? ? （3）、綁定IP地址為廣播地址和端口號(hào)。使用bind()（不可以省略）

? ? ? ? （4）、接收數(shù)據(jù)。使用recvfrom()

? ? ? ? （5）、關(guān)閉套接字

五、相關(guān)函數(shù)API

?? 1、建立套接字

// 建立套接字 
int socket(int domain, int type, int protocol);

// 接口說明
        返回值：成功返回一個(gè)套接字文件描述符，失敗返回-1

        參數(shù)domain：用來(lái)指定使用何種地址類型，有很多，具體看別的資源
            （1）PF_INET 或者 AF_INET 使用IPV4網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
            （2）其他很多的，看別的資源

        參數(shù)type：通信狀態(tài)類型選擇，有很多，具體看別的資源
            （1）SOCK_STREAM    提供雙向連續(xù)且可信賴的數(shù)據(jù)流，即TCP
            （2）SOCK_DGRAM     使用不連續(xù)不可信賴的數(shù)據(jù)包連接，即UDP
    
        參數(shù)protocol：用來(lái)指定socket所使用的傳輸協(xié)議編號(hào)，通常不用管，一般設(shè)為0

?? ????????2、設(shè)置端口狀態(tài)

// 設(shè)置端口的狀態(tài)
int setsockopt(int sockfd, 
               int level, 
               int optname,
               const void *optval, 
               socklen_t optlen);


// 接口說明
        返回值：成功返回0，失敗返回-1
        參數(shù)sockfd：待設(shè)置的套接字

        參數(shù)level： 待設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)層，一般設(shè)成為SOL_SOCKET以存取socket層

        參數(shù)optname：待設(shè)置的選項(xiàng)，有很多種，具體看別的資源，這里講常用的
            （1）、SO_REUSEADDR    允許在bind()過程中本地地址可復(fù)用，即端口復(fù)用
            （2）、SO_BROADCAST    使用廣播的方式發(fā)送，通常用于UDP廣播
            （3）、SO_SNDBUF       設(shè)置發(fā)送的暫存區(qū)大小
            （4）、SO_RCVBUF       設(shè)置接收的暫存區(qū)大小

        參數(shù)optval：待設(shè)置的值

        參數(shù)optlen：參數(shù)optval的大小，即sizeof(optval)

? ????????3、綁定IP地址和端口號(hào)

// 綁定自己的IP地址和端口號(hào)
 int bind(int sockfd, 
          const struct sockaddr *addr,
          socklen_t addrlen);

// 接口說明
        返回值：
        參數(shù)sockfd：待綁定的套接字

        參數(shù)addrlen：參數(shù)addr的大小，即sizeof(addr)

        參數(shù)addr：IP地址和端口的結(jié)構(gòu)體，通用的結(jié)構(gòu)體，根據(jù)sockfd的類型有不同的定義
        當(dāng)sockfd的domain參數(shù)指定為IPV4時(shí)，結(jié)構(gòu)體定義為
            struct sockaddr_in
            {
                unsigned short int sin_family;    // 需與sockfd的domain參數(shù)一致
                uint16_t sin_port;            // 端口號(hào)
                struct in_addr sin_addr;      // IP地址 
                unsigned char sin_zero[8];    // 保留的，未使用
            };
            struct in_addr
            {
                uin32_t s_addr;
            }
// 注意：網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)，采用大端字節(jié)序，所以端口號(hào)和IP地址需要調(diào)用專門的函數(shù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序
    

?????????? 4、字節(jié)序轉(zhuǎn)換接口?

// 第一組接口
// 主機(jī)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)IP地址，輸入主機(jī)IP地址
uint32_t htonl(uint32_t hostlong);

// 主機(jī)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)端口，輸入主機(jī)端口號(hào)
uint16_t htons(uint16_t hostshort);    // 常用

// 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)主機(jī)IP，輸入網(wǎng)絡(luò)IP地址
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);

// 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)主機(jī)端口，輸入網(wǎng)絡(luò)端口
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);


// 第二組接口，只能用于IPV4轉(zhuǎn)換，IP地址
// 主機(jī)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)
int inet_aton(const char *cp, struct in_addr *inp);

// 主機(jī)轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)
in_addr_t inet_addr(const char *cp);    // 常用

// 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)主機(jī)
int_addr_t inet_network(const char *cp);

// 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)主機(jī)
char *inet_ntoa(struct in_addr in);    // 常用

????????? 5、發(fā)送數(shù)據(jù)

// UDP協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)
ssize_t sendto(int sockfd, 
               const void *buf, 
               size_t len, 
               int flags,
               const struct sockaddr *dest_addr, 
               socklen_t addrlen);

// 接口說明
        返回值：成功返回成功發(fā)送的字節(jié)數(shù)，失敗返回-1
        參數(shù)sockfd：發(fā)送者的套接字
        參數(shù)buf：發(fā)送的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
        參數(shù)len：發(fā)送的長(zhǎng)度
        參數(shù)flags：一般設(shè)置為0，還有其他數(shù)值，具體查詢別的資源
        參數(shù)dest_addr：接收者的網(wǎng)絡(luò)地址
        參數(shù)addrlen：接收者的網(wǎng)絡(luò)地址大小，即sizeof(dest_addr)
    

?? ????????6、接收數(shù)據(jù)

// UDP協(xié)議接收數(shù)據(jù)
ssize_t recvfrom(int sockfd, 
                 void *buf, 
                 size_t len, 
                 int flags, 
                 struct sockaddr *src_addr, 
                 socklen_t *addrlen);

// 接口說明：
        返回值：成功返回成功接收的字節(jié)數(shù)，失敗返回-1
        參數(shù)sockfd：接收者的套接字
        參數(shù)buf：接收數(shù)據(jù)緩的沖區(qū)
        參數(shù)len：接收的最大長(zhǎng)度
        參數(shù)flags：一般設(shè)置為0，還有其他數(shù)值，具體查詢別的資源
        參數(shù)src_addr：發(fā)送者的網(wǎng)絡(luò)地址，可以設(shè)置為NULL
        參數(shù)addrlen：  發(fā)送者的網(wǎng)絡(luò)地址大小，即sizeof(src_addr)

????????? 7、關(guān)閉套接字

// 關(guān)閉套接字
int close(int fd);

// 接口說明
        返回值：成功返回0，失敗返回-1
        參數(shù)fd：套接字文件描述符

六、案例

? ? ? ? 實(shí)現(xiàn)UDP廣播的演示

? ? ? ? 發(fā)送方BroadcastSend.c

// UDP廣播發(fā)送方的案例

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>       
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>

#define SEND_IP   "192.168.64.128"    // 記得改為自己IP
#define SEND_PORT 10000   // 不能超過65535，也不要低于1000，防止端口誤用

int main(int argc, char *argv[])
{
    // 1、建立套接字，使用IPV4網(wǎng)絡(luò)地址，UDP協(xié)議
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sockfd == -1)
    {
        perror("socket fail");
        return -1;
    }
    
    // 2、設(shè)置套接字為廣播屬性
    int optval = 1; // 這里設(shè)置套接字為廣播屬性，所以隨便寫一個(gè)值
    int ret = setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &optval, sizeof(optval));
    if(ret == -1)
    {
        perror("setsockopt fail");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    // 3、綁定自己的IP地址和端口號(hào)（可以省略）
    struct sockaddr_in send_addr = {0};
    socklen_t addr_len = sizeof(struct sockaddr);
    send_addr.sin_family = AF_INET;   // 指定協(xié)議為IPV4地址協(xié)議
    send_addr.sin_port = htons(SEND_PORT);  // 端口號(hào)
    send_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SEND_IP); // IP地址

    ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&send_addr, addr_len);
    if(ret == -1)
    {
        perror("bind fail");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    // 4、發(fā)送數(shù)據(jù)
    uint16_t port = 0;  // 端口號(hào)
    char ip[20] = {0};  // IP地址
    struct sockaddr_in recv_addr = {0};

    char msg[128] = {0};    // 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
  
    // 注意輸入廣播地址，格式為*.*.*.255
    printf("please input receiver IP and port\n");
    scanf("%s %hd", ip, &port);
    printf("IP = %s, port = %hd\n", ip, port);
    recv_addr.sin_family = AF_INET;   // 指定用IPV4地址
    recv_addr.sin_port = htons(port); // 接收者的端口號(hào)
    recv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);    // 接收者的IP地址
    
    while(getchar() != '\n');   // 清空多余的換行符
    while(1)
    {
        printf("please input data:\n");
        fgets(msg, sizeof(msg)/sizeof(msg[0]), stdin);

        // 發(fā)送數(shù)據(jù)，注意要填寫接收者的地址
        ret = sendto(sockfd, msg, strlen(msg), 0, 
            (struct sockaddr*)&recv_addr, addr_len);
        if(ret > 0)
        {
            printf("success: send %d bytes\n", ret);
        }
    }
    
    // 5、關(guān)閉套接字
    close(sockfd);

    return 0;
}

? ? ? ? 接收方BroadcastRecv.c?

// UDP廣播接收方的案例

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>       
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <arpa/inet.h>

#define RECV_IP   "192.168.64.255"    // 記得改為廣播地址
#define RECV_PORT 20000   // 不能超過65535，也不要低于1000，防止端口誤用

int main(int argc, char *argv[])
{
    // 1、建立套接字，使用IPV4網(wǎng)絡(luò)地址，UDP協(xié)議
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(sockfd == -1)
    {
        perror("socket fail");
        return -1;
    }
    
    // 2、設(shè)置端口復(fù)用（推薦）
    int optval = 1; // 這里設(shè)置為端口復(fù)用，所以隨便寫一個(gè)值
    int ret = setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, &optval, sizeof(optval));
    if(ret == -1)
    {
        perror("setsockopt fail");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    // 3、綁定自己的IP地址和端口號(hào)（不可以省略）
    struct sockaddr_in recv_addr = {0};
    socklen_t addr_len = sizeof(struct sockaddr);
    recv_addr.sin_family = AF_INET;   // 指定協(xié)議為IPV4地址協(xié)議
    recv_addr.sin_port = htons(RECV_PORT);  // 端口號(hào)
    // recv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(RECV_IP); // IP地址. 寫下面的更好
    recv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  // 本機(jī)內(nèi)所有的IP地址

    ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&recv_addr, addr_len);
    if(ret == -1)
    {
        perror("bind fail");
        close(sockfd);
        return -1;
    }

    // 4、接收數(shù)據(jù)
    uint16_t port = 0;  // 端口號(hào)
    char ip[20] = {0};  // IP地址
    struct sockaddr_in send_addr = {0};
    char msg[128] = {0};    // 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)
  
    while(1)
    {
        // 接收數(shù)據(jù)，注意使用發(fā)送者的地址來(lái)接收
        ret = recvfrom(sockfd, msg, sizeof(msg)/sizeof(msg[0]), 0, 
            (struct sockaddr*)&send_addr, &addr_len);
        if(ret > 0)
        {
            memset(ip, 0, sizeof(ip));  // 先清空IP
            strcpy(ip, inet_ntoa(send_addr.sin_addr));    // 網(wǎng)絡(luò)IP轉(zhuǎn)主機(jī)IP
            port = ntohs(send_addr.sin_port); // 網(wǎng)絡(luò)端口號(hào)轉(zhuǎn)主機(jī)端口號(hào)

            printf("[%s:%d] send data: %s\n", ip, port, msg);
            memset(msg, 0, sizeof(msg));    // 清空數(shù)據(jù)區(qū)
        }
    }
    
    // 5、關(guān)閉套接字
    close(sockfd);

    return 0;
}

? ? ? ? 通信演示

? ? ? ? 注：第一幅圖由于只有一臺(tái)電腦不太好演示廣播效果，第二幅圖用了一臺(tái)電腦和一個(gè)開發(fā)板。

七、總結(jié)

? ? ? ? UDP廣播一定是采用UDP協(xié)議的，通信流程跟UDP協(xié)議的通信流程差不多，就是要注意設(shè)置發(fā)送方套接字屬性為廣播，然后設(shè)置接收方的IP地址為廣播地址，UDP廣播主要用于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和設(shè)備的發(fā)現(xiàn)。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-767691.html

到了這里，關(guān)于Linux網(wǎng)絡(luò)編程系列之UDP廣播的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！