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。

广播地址的更详细介绍，请看《广播地址介绍》。

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：

[objc] view plaincopy

1. //设置该套接字为广播类型  
2. int opt=1;  
3. 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：

[objc] view plaincopy

1. #include <stdio.h>  
2. #include <stdlib.h>  
3. #include <string.h>  
4. #include <unistd.h>  
5. #include <sys/socket.h>  
6. #include <netinet/in.h>  
7. #include <arpa/inet.h>  
8.   
9. int main(int argc, charchar *argv[])  
10. {  
11.     unsigned short port = 8000;             // 端口  
12.     charchar *server_ip = "255.255.255.255";    // 受限广播地址  
13.   
14.     int sockfd;  
15.     sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);        //创建UDP套接字  
16.     if(sockfd < 0)  
17.     {  
18.         perror("socket");  
19.         exit(-1);  
20.     }  
21.       
22.     struct sockaddr_in dest_addr;  
23.     bzero(&dest_addr, sizeof(dest_addr));  
24.     dest_addr.sin_family = AF_INET;  
25.     dest_addr.sin_port   = htons(port);  
26.     inet_pton(AF_INET, server_ip, &dest_addr.sin_addr);  
27.   
28.     printf("send data to UDP server %s:%d!\n", server_ip, port);  
29.       
30.     //设置该套接字为广播类型，这个很重要  
31.     int opt=1;  
32.     setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &opt, sizeof(opt));  
33.       
34.     char send_buf[512] = "this is a broadcast data";  
35.     sendto(sockfd, send_buf, strlen(send_buf), 0, (struct sockaddr*)&dest_addr, sizeof(dest_addr));//发送数据  
36.   
37.     close(sockfd);  
38.       
39.     return 0;  
40. }  

编译运行如下：