【Node dgram模块实现UDP通信】

1、什么是UDP?

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这里简单介绍下，UDP，即用户数据报协议，一种面向无连接的传输层协议，提供不可靠的消息传送服务。UDP协议使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道，这一点非常重要。与TCP相比，占用资源更少，传输速度更快。

2、了解UDP单播、广播和组播

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单播：向一个单播地址发送UDP数据报时，数据报只能被指定的IP主机接收，同一子网下的其它主机都不会接收该数据报。单播过程（假设子网地址：192.168.10，该子网下有两台主机：192.168.10.2，192.168.10.3，向192.168.10.2发送数据报）

1. 向主机192.168.10.2的8060端口发送数据报，该IP数据报目标IP在以太网中被ARP解析成MAC地址，然后将此MAC地址设置为目标地址发出去。
2. 该子网下的主机以太网接口看到该数据帧时，对比自己的MAC地址，如果不一样，则忽略该数据帧。
3. 直到192.168.10.2主机看到该数据帧时，发现MAC一致，则读入该数据帧，然后在IP层对比目标IP和本机IP，在UDP层对比端口号是否一致，最后接收该数据帧。

广播：向一个广播地址发送UDP数据报，该广播网络下的所有主机都会受到影响，主机根据端口号来判断是否丢弃该数据。广播过程（假设子网地址：192.168.10，则该网络的广播地址为：192.168.10.255，该子网下有两台主机：192.168.10.2，192.168.10.3，向192.168.10.255发送数据报）：

1. 向192.168.10.255主机端口为8060发送数据报，，该IP数据报目标IP在以太网中被ARP解析成MAC地址，然后将此MAC地址设置为目标地址发出去。
2. 192.168.10.2和192.168.10.3的主机接口都会和此广播地址匹配成功，直到该数据报进入传输层时根据端口是否匹配判断是否丢弃该数据,端口为8060的会保留该数据，否则将数据丢弃。

组播：向一个组播地址发送UDP数据报，该组网络下的所有主机都会受到影响，主机根据端口号来判断是否丢弃该数据。组播过程原理与广播类似。

3.dgram 模块API介绍

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该模块用来创建UDP数据报socket，继承了EventEmitter，该模块的API如下所示：

3.1 UDP单播实现

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服务端：

const dgram = require("dgram"),    server = dgram.createSocket("udp4");server.on("close", () => {    console.log("socket已经关闭");})server.on("error", (err) => {    console.log(err);})server.on("listening", () => {    console.log("socket正在监听...");})server.on("message", (msg, rinfo) => {    console.log(`message from client ${rinfo.address}:${rinfo.port}-${msg}`);    server.send(`welcome ${rinfo.address}:${rinfo.port}`, rinfo.port, rinfo.address);    setTimeout(function () {        server.send(`exit`, rinfo.port, rinfo.address);    }, 2000);})server.bind(8060)

客户端：

const dgram = require("dgram"),    client = dgram.createSocket("udp4");client.on("close", () => {    console.log("socket已经关闭");})client.on("error", (err) => {    console.log(err);})client.on("listening", () => {    console.log("socket正在监听");})client.on("message", (msg, rinfo) => {    if (msg == "exit") {        client.close();    }    console.log(`message from server ${rinfo.address}:${rinfo.port}-${msg}`);})client.send(`hello`,8060,'127.0.0.1');

3.2 UDP广播实现

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要实现UDP广播，就必须知道广播地址，广播地址如何计算呢？可以利用ipconfig(windows)或ifconfig(*unix)得到ip地址和mask掩码地址，然后利用ip地址与mask子网掩码做与操作得到网络地址，网络地址中主机位都为1就是广播地址，举个例子：

IP:149.88.160.58 mask:11111111.11111111.11000000.00000000
IP&MASK得到网络地址：149.88.128.0/18 网络号就是主机位全为0,即149.88.10000000.00000000
即149.88.128.0 广播地址就是主机位全为1,即149.88.10111111.11111111即149.88.191.255

接着实现UDP广播，我机子的IP为192.168.0.193，掩码为255.255.255.0，因此广播地址为192.168.0.255，服务端向广播地址的8061端口发送数据报，客户端绑定本机的8061端口，如下所示：

服务端：

const dgram = require("dgram"),    server = dgram.createSocket("udp4");server.on("close", () => {    console.log("socket已关闭....");});server.on("listening", () => {    console.log("socket正在监听...");    server.setBroadcast(true);    server.setTTL(128);    setInterval(() => {        server.send("大家好啊，我是服务端.", 8061, "192.168.0.255")    }, 2000)})server.on("message", (msg, rinfo) => {    console.log(`msg from client ${rinfo.address}:${rinfo.port}`);})server.bind(8060,"192.168.0.193");

客户端：

const dgram = require("dgram"),    client = dgram.createSocket("udp4");client.on("close",()=>{    console.log("socket已关闭...");})client.on("error",err=>{    console.log(err);})client.on("listening",()=>{    console.log("正在监听...");})client.on("message",(msg,rinfo)=>{    console.log(`msg from server:${msg}`);})client.bind(8061,"192.168.0.193")

3.3 UDP组播实现

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组播地址是实现UDP组播的关键，因此了解组播地址是重点。什么是组播地址？IANA将D类地址

(224.0.0.0-239.255.255.255)分配给IP组播，用来标识一个IP组播组，由IGMP(组管理协议)协议维护组成员关系，其中：
224.0.0.0～224.0.0.255为永久组地址，地址224.0.0.0保留不做分配，其它地址供路由协议使用；
224.0.1.0～224.0.1.255是公用组播地址，可以用于Internet；
224.0.2.0～238.255.255.255为用户可用的组播地址（临时组地址），全网范围内有效；
239.0.0.0～239.255.255.255为本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内有效。 向组播地址发送数据报，只有该组成员才会接收此数据报。

dgram模块的addMembership()方法将socket加入组播组中，dropMembership()方法退出组播组。下面以组播地址224.100.100.100来实现UDP组播，如下所示：
服务端：

const dgram = require('dgram'),    server = dgram.createSocket("udp4"),    multicastAddr = '224.100.100.100';server.on("error",err=>{    console.log('socket已关闭');})server.on('error',(err)=>{    console.log(err);});server.on("listening",()=>{    console.log("socket正在监听中.....");    server.addMembership(multicastAddr);    server.setMulticastTTL(128);    setInterval(()=>{        sendMsg();    },1500)})server.on('message',(msg,rinfo)=>{    console.log(`msg from client ${rinfo.address}:${rinfo.port}`);});function sendMsg(){    server.send('大家好啊，我是服务端.',8061,multicastAddr);}server.bind(8060);

客户端：

const dgram = require("dgram"),    client = dgram.createSocket("udp4"),    multicastAddr = '224.100.100.100';client.on("close", () => {    console.log("socket已关闭...");})client.on("error", err => {    console.log(err);})client.on("listening", () => {    console.log("socket正在监听...");    client.addMembership(multicastAddr);})client.on("message", (msg, rinfo) => {    console.log(`msg from server:${msg}`);})client.bind(8061)

另外UDP内网穿透相关的内容，大家也可自行了解一下。

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segmentfault【Node dgram模块实现UDP通信】同步更新