linux UDP實現廣播和組播

廣播

廣播很簡單，原理不解釋了，這裏實現的重點在於：
1.對服務器端的套接字使用setsockopt函數開放廣播權限
2.指定要發送的IP（廣播地址）+端口號
3.客戶端必須顯式綁定端口號（和2的端口號要一樣）
例子：
server.c

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

#define SERVER_PORT 8000                                    /* 無關緊要 */
#define MAXLINE 1500

#define BROADCAST_IP "192.168.127.255"
#define CLIENT_PORT 9000                                    /* 重要 */

int main(void)
{
    int sockfd;
    struct sockaddr_in serveraddr, clientaddr;
    char buf[MAXLINE];

    /* 構造用於UDP通信的套接字 */
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr));
    serveraddr.sin_family = AF_INET;                        /* IPv4 */
    serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);         /* 本地任意IP INADDR_ANY = 0 */
    serveraddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

    bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));

    int flag = 1;
    setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &flag, sizeof(flag));//給sockfd開放廣播權限

    /*構造 client 地址 IP+端口  192.168.7.255+9000 */
    bzero(&clientaddr, sizeof(clientaddr));
    clientaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, BROADCAST_IP, &clientaddr.sin_addr.s_addr);
    clientaddr.sin_port = htons(CLIENT_PORT);

    int i = 0;
    while (1) {
        sprintf(buf, "Drink %d glasses of water\n", i++);
        //fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
        sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&clientaddr, sizeof(clientaddr));//發送給192.168.7.255+9000
        sleep(1);
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

client.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>

#define SERVER_PORT 8000
#define MAXLINE 4096
#define CLIENT_PORT 9000

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct sockaddr_in localaddr;
    int confd;
    ssize_t len;
    char buf[MAXLINE];

    //1.創建一個socket
    confd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    //2.初始化本地端地址
    bzero(&localaddr, sizeof(localaddr));
    localaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0" , &localaddr.sin_addr.s_addr);
    localaddr.sin_port = htons(CLIENT_PORT);

    int ret = bind(confd, (struct sockaddr *)&localaddr, sizeof(localaddr));  //顯式綁定不能省略
    if (ret == 0)
        printf("...bind ok...\n");

    while (1) {
        len = recvfrom(confd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, 0);
        write(STDOUT_FILENO, buf, len);
    }
    close(confd);

    return 0;
}

組播

組播組可以是永久的也可以是臨時的。組播組地址中，有一部分由官方分配的，稱爲永久組播組。永久組播組保持不變的是它的ip地址，組中的成員構成可以發生變化。永久組播組中成員的數量都可以是任意的，甚至可以爲零。那些沒有保留下來供永久組播組使用的ip組播地址，可以被臨時組播組利用。
224.0.0.0～224.0.0.255 爲預留的組播地址（永久組地址），地址224.0.0.0保留不做分配，其它地址供路由協議使用；
224.0.1.0～224.0.1.255 是公用組播地址，可以用於Internet；欲使用需申請。
224.0.2.0～238.255.255.255 爲用戶可用的組播地址（臨時組地址），全網範圍內有效；
239.0.0.0～239.255.255.255 爲本地管理組播地址，僅在特定的本地範圍內有效。

可使用ip ad命令查看網卡編號，如：

查看等會要用到的一個結構體的定義：

grep "struct ip_mreqn {" -r /usr/include/ -n 

例子：
注意，服務器使用setsockopt函數開放組播權限，客戶端使用setsockopt函數加入或退出組播組。

server.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <net/if.h>

#define SERVER_PORT 8000
#define CLIENT_PORT 9000
#define MAXLINE 1500

#define GROUP "239.0.0.2"

int main(void)
{
    int sockfd;
    struct sockaddr_in serveraddr, clientaddr;
    char buf[MAXLINE];
    struct ip_mreqn group;

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);                /* 構造用於UDP通信的套接字 */
    
    bzero(&serveraddr, sizeof(serveraddr));
    serveraddr.sin_family = AF_INET;                        /* IPv4 */
    serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);         /* 本地任意IP INADDR_ANY = 0 */
    serveraddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);

    bind(sockfd, (struct sockaddr *)&serveraddr, sizeof(serveraddr));

    inet_pton(AF_INET, GROUP, &group.imr_multiaddr.s_addr);        /* 設置組地址 */
    inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &group.imr_address);      /* 本地任意IP */
    group.imr_ifindex = if_nametoindex("ens32");             /* 給出網卡名,轉換爲對應編號: ens32 --> 編號  命令:ip ad */

    setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_IF, &group.imr_multiaddr.s_addr, sizeof(group.imr_multiaddr.s_addr));  /* 對sockfd開放組播權限 */

    bzero(&clientaddr, sizeof(clientaddr));                 /* 構造 client 地址 IP+端口 */
    clientaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, GROUP, &clientaddr.sin_addr.s_addr); /* IPv4  239.0.0.2+9000 */
    clientaddr.sin_port = htons(CLIENT_PORT);

    int i = 0;
    while (1) {
        sprintf(buf, "shenhang %d\n", i++);
        //fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
        sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&clientaddr, sizeof(clientaddr));
        sleep(1);
    }

    close(sockfd);

    return 0;
}

client.c

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <net/if.h>


#define CLIENT_PORT 9000

#define GROUP "239.0.0.2"

int main(int argc, char *argv[])
{
    struct sockaddr_in localaddr;
    int confd;
    ssize_t len;
    char buf[BUFSIZ];

    struct ip_mreqn group;                                                  /* 組播結構體 */

    confd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    bzero(&localaddr, sizeof(localaddr));                                   /* 初始化 */
    localaddr.sin_family = AF_INET;
    inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0" , &localaddr.sin_addr.s_addr);
    localaddr.sin_port = htons(CLIENT_PORT);

    bind(confd, (struct sockaddr *)&localaddr, sizeof(localaddr));

    inet_pton(AF_INET, GROUP, &group.imr_multiaddr.s_addr);                        /* 設置組地址 */
    inet_pton(AF_INET, "0.0.0.0", &group.imr_address);                      /* 使用本地任意IP添加到組播組 */
    group.imr_ifindex = if_nametoindex("ens32");                             /* 通過網卡名-->編號 ip ad */
    
    setsockopt(confd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &group, sizeof(group));/* 設置client 加入多播組 */

    while (1) {
        len = recvfrom(confd, buf, sizeof(buf), 0, NULL, 0);
        write(STDOUT_FILENO, buf, len);
    }
    close(confd);

    return 0;
}