😁博客主页😁：🚀https://blog.csdn.net/wkd_007🚀
🤑博客内容🤑：🍭嵌入式开发、Linux、C语言、C++、数据结构、音视频🍭
🤣本文内容🤣：🍭介绍广播概念、UDP实现广播的C语言例子 🍭
😎金句分享😎：🍭你不能选择最好的，但最好的会来选择你——泰戈尔🍭
⏰发布时间⏰：2024-03-06 00:10:30
本文未经允许，不得转发！！！
🎄一、广播概述
在网络编程中，有三种常见的通信方式：单播、广播、多播(组播)，这三种方式对比如下表：
| 类型 | IPv4 | IPv6 | TCP | UDP | 所标识接口数 | 递送到的接口数 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 单播 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 | 一个 | 一个 |
| 广播 | 支持 | 支持 | 全体 | 全体 | ||
| 多播 | 可选 | 支持 | 支持 | 一组 | 整个组 |
广播的概念
广播是允许一台主机向本地子网内所有主机发送消息的一种通信方式。发送的广播分组会去往子网上的所有主机，包括发送者自身。
广播的用途
广播的缺点
子网内未参与相应广播的所有主机也会沿着协议栈向上完整地处理收取的广播数据报，直到该数据报在UDP层处理时才被丢弃。
🎄二、广播地址
广播的实现需要往广播地址发送广播分组。任何子网中最后一个IP地址就是广播地址。如果以{子网ID，主机ID}表示一个IP地址，则广播地址分为下面两种，-1表示所有位都位1：
- 1、子网定向广播地址：{子网ID，-1}。这是子网上所有接口的广播地址。举例来说，假设有一个 192.168.1/24 的子网，那么这个子网中最后一个IP就是 192.168.1.255/24 ，它就是该子网所有接口的
子网定向广播地址。通常，路由器不转发目的地址为子网定向广播地址的数据报。 - 2、受限广播地址：{-1，-1} 或
255.255.255.255。路由器从不转发目的地址为255.255.255.255的IP数据报。当应用程序设置了SO_BROADCAST套接字选项，且发送目的地址为255.255.255.255的UDP数据报时，大多数主机会将该目的地址转换成外出接口的子网定向广播地址并发送到路由器。
255.255.255.255用十六进制表示就是0xffffffff。在Linux系统中，定义了一个宏INADDR_BROADCAST来表示受限广播地址，该宏定义在头文件<netinet/in.h>中，定义如下：/* Address to send to all hosts. */ #define INADDR_BROADCAST ((in_addr_t) 0xffffffff)
UDP__UDP__51">🎄三、UDP单播 和 UDP广播 的比较
UDP_52">✨3.1 UDP单播过程
下图说明了一个UDP数据报在单播情况下，怎样到达目的地的：
-
发送主机(图中最左边)：
-
目的主机(图中最右边)：
-
其他主机(图中中间)：
- ①非目的主机的以太网口看到该帧后，比较该帧目的地址和自己以太网地址，比较结果不相同，于是忽略了这个帧。
UDP_72">✨3.2 UDP广播过程
-
发送主机(图中最左边)：
-
子网内所有主机(包括自身主机)：
- ①子网内的所有主机的以太网接口看到该帧后，因为目的地址是
ff:ff:ff:ff:ff:ff，都会接收该帧。由于帧类型是0x0800，该帧的分组传递到IP层。 - ②IP层确定该分组目的地址为广播地址后，会接受该分组，接着查看IPv4首部的协议字段，值为表示UDP的17，于是将该分组承载的数据报传递到UDP层。
- ③UDP层检查该数据报的目的端口，如果接收到该数据报的主机没有任何进程绑定值为520的UDP端口，则该主机的UDP代码会丢弃已收取的数据报，如图中中间主机。如果接收到该数据报的主机存在进程绑定了值为520的UDP端口，那么该进程把该数据报置于相应套接字的接收队列，必要时会唤醒阻塞在该相应输入操作的进程，由进程读取这个新收取的数据报。
- ①子网内的所有主机的以太网接口看到该帧后，因为目的地址是
UDP_90">🎄四、UDP实现广播的例子
下面给出一个使用UDP实现广播的例子，代码是之前文章的例子 入门知识：UDP协议、一个最简单的UDP客户端、一个最简单的UDP服务端 。
只需要在原本客户端修改两个地方就可以发送UDP广播数据报了：一个是在sendto之前设置套接字选项SO_BROADCAST；另一个是将sendto的目的地址设置为广播地址，这里使用INADDR_BROADCAST。
// brocastCli.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#define USE_BRORDCAST 1
int main()
{
// 1、创建UDP套接字socket
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(sockfd<0)
perror("socket error" );
// 2、准备广播地址和端口
struct sockaddr_in servaddr;
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons (10086);
#if USE_BRORDCAST
servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_BROADCAST;
// 3、设置广播套接字选项 SO_BROADCAST
int so_broadcast = 1;
if(setsockopt(sockfd,SOL_SOCKET,SO_BROADCAST,&so_broadcast,sizeof(so_broadcast)) < 0)
{
perror("setsockopt");
close(sockfd);
return -1;
}
#else
if (inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &servaddr.sin_addr) <= 0) // 设置本机IP为服务端IP
perror("inet_pton error");
#endif
// 4、使用 sendto 发送广播数据报
if(sendto(sockfd, "Hello,I am udp client", strlen("Hello,I am udp client"), 0, (struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
perror("sendto error" );
// 5、处理应答
char recvline[256];
int n = 0;
struct sockaddr_in tmpAddr;
bzero(&tmpAddr, sizeof(tmpAddr));
socklen_t addrLen=sizeof(tmpAddr);
while ( (n = recvfrom (sockfd, recvline, sizeof(recvline), 0, (struct sockaddr*)&tmpAddr, &addrLen)) > 0)
{
recvline[n] = 0 ;/*null terminate */
printf("recvfrom ip=[%s], [%s]\n",inet_ntoa(tmpAddr.sin_addr), recvline);
bzero(&tmpAddr, sizeof(tmpAddr));
}
if (n < 0)
perror("read error" );
// 6、关闭
close(sockfd);
return 0;
}
UDP服务器不需要做任何改动，还是使用之前的例子，代码如下：
// brocastSer.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
// 1、创建UDP套接字socket
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if(sockfd<0)
perror("socket error" );
// 2、准备服务端ip和端口
struct sockaddr_in servaddr;
bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
servaddr.sin_family = AF_INET;
servaddr.sin_port = htons (10086);
servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 指定ip地址为 INADDR_ANY，这样要是服务器主机有多个网络接口，服务器进程就可以在任一网络接口上接受客户端的连接
// 3、绑定 bind
if (bind(sockfd,(struct sockaddr*)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
perror("bind error" );
// 4、使用 sendto、recvfrom 交互数据
printf("UdpSer sockfd=%d, start \n",sockfd);
char recvline[256];
while(1)
{
struct sockaddr_in cliaddr;
bzero(&cliaddr, sizeof(cliaddr));
socklen_t addrLen=sizeof(cliaddr);
int n = recvfrom(sockfd, recvline, sizeof(recvline), 0, (struct sockaddr*)&cliaddr, &addrLen);
if(n>0)
{
recvline[n] = 0 ;/*null terminate */
printf("recv sockfd=%d %d byte, [%s] addrLen=%d, cliIp=%s, cliPort=%d\n",
sockfd, n, recvline, addrLen, inet_ntoa(cliaddr.sin_addr),cliaddr.sin_port);
sendto(sockfd, "Hello,I am udp server", strlen("Hello,I am udp server"), 0, (struct sockaddr*)&cliaddr, addrLen);
}
}
// 5、关闭
close(sockfd);
return 0;
}
分别在局域网内的几台机器运行UDP服务端brocastSer，然后在其中一台机器运行广播客户端brocastCli，下面是客户端的运行结果，收取到好几台运行着服务端主机对广播的响应：
🎄五、总结
👉本文介绍了广播的概念、广播的用途、广播的缺点、广播地址，对比了单播和广播的流程，最后给出了UDP实现广播的C语言例子。
如果文章有帮助的话，点赞👍、收藏⭐，支持一波，谢谢 😁😁😁
参考资料：
《Unix网络编程卷1》
