了解 Linux UDP 广播地址的使用方法 (linux udp 广播地址)
关于Linux UDP广播地址的使用方法
Linux系统以其优异的稳定性、安全性和良好的可定制性而备受青睐。在网络通信过程中，UDP广播常常被用于实现数据的高效传输。然而，对于新手来说，如何正确使用UDP广播地址还是需要进行细致的学习和训练。在本文中，我们将详细介绍Linux UDP广播地址的使用方法，以便您未来的实际操作中得心应手。
一、UDP广播的概念与目的
UDP广播是指在计算机网络中，向同一网络中所有在线的设备广播数据报文的行为。UDP广播属于无连接通信，不需要事先建立连接，以广播的方式一次性发送数据报文，属于单向通信。
UDP广播的主要目的是为了实现多播，进一步降低数据传输的网络负载压力，提高数据在网络上的有效广播距离。比如，在一个局域网中，若有多个用户需要访问某一个共享资源，用UDP广播的方式可以很好地实现即时的数据交流和相互协作。
二、UDP广播的原理
Linux的UDP广播是在数据链路层的基础上实现的。具体来说，利用UDP协议创建一个套接字，之后根据广播地址将数据发送给网段内所有的设备，接收数据的设备则需要监听协议端口，当收到数据时，便可对数据进行解析和处理。
使用UDP广播发送数据时，可以将数据报文发送给特定的目标端口、广播地址，或是网络广播地址，从而使得所有目标设备均能够接收到数据。在Linux系统中，广播地址通常以255.255.255.255或224.0.0.1表示，可以根据实际情况进行选择和设置。
值得注意的是，不同的网络环境和不同的协议可能对UDP广播的支持程度不同。在进行UDP广播时，需要根据实际情况进行设置和调整，以保证数据传输的有效性和成功率。
三、UDP广播的基本使用方法
UDP广播的使用方法主要分为发送端和接收端两个方面。具体操作如下：
1. 发送端
（1）创建UDP套接字，指定端口
在Linux系统中创建UDP套接字的方法非常简单，只需调用一些套接字相关的函数即可。在发送端，需要指定UDP协议和端口号，并绑定相应的IP地址。代码示例如下：
“`c
int sock; // 声明套接字
sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // 创建套接字
if (sock == -1) {
perror(“socket”);
return -1;
}
int opt = 1;
// 设置广播属性
if (setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (char *)&opt, sizeof(opt)) == -1) {
perror(“setsockopt”);
return -1;
}
struct sockaddr_in addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_port = htons(PORT); // 指定端口号
addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(“255.255.255.255”); // 设置广播地址
“`
这里，setsockopt函数设置了套接字的广播属性，指定了发送数据包的目的广播地址。
（2）向广播地址发送数据
发送数据时需要调用sendto函数，将要发送的数据报文作为参数传入即可。示例如下：
“`c
char *msg = “Hello, world.”;
int len = strlen(msg);
if (sendto(sock, msg, len, 0, (struct sockaddr*)&addr, sizeof(addr)) == -1) {
perror(“sendto”);
return -1;
}
“`
这里，sendto函数将用户传入的数据发送到指定的地址上。对于广播地址，数据会被发送到网络中所有的设备中，实现数据同时发送到多个设备的效果。
2. 接收端
（1）创建UDP套接字，绑定端口号
接收端需要创建UDP套接字，并指定所需的端口号和协议类型。代码示例如下：
“`c
int sock;
sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); // 创建UDP套接字
if (sock == -1) {
perror(“socket”);
return -1;
}
struct sockaddr_in addr;
memset(&addr, 0, sizeof(addr));
addr.sin_family = AF_INET;
addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); // 任意IP地址
addr.sin_port = htons(PORT); // 指定监听端口
if (bind(sock, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) == -1) {
perror(“bind”);
return -1;
}
“`
对于接收端来说，需要将套接字绑定到本地IP地址和指定的端口上。
（2）接收数据
接收数据时需要调用recvfrom函数，接收到的数据存储在用户指定的缓冲区中。示例如下：
“`c
char buf[1024];
struct sockaddr_in addr;
int len;
len = recvfrom(sock, buf, sizeof(buf), 0, (struct sockaddr *)&addr, &len);
if (len == -1) {
perror(“recvfrom”);
return -1;
}
buf[len] = ‘\0’;
printf(“Received: %s\n”,buf);
“`
这里，recvfrom函数接收来自网络中的数据报文，并将其存储于使用者提供的缓存buffer中。通过将指定的IP地址指定为广播地址，就可以接收到发送端发送的广播数据。
四、小结
本文对于Linux的UDP广播地址进行了详细的介绍，包括了UDP广播的概念和原理，以及如何在Linux系统下正确使用UDP广播地址进行数据传输。通过实际的代码示例，可以清晰地了解到UDP广播的实际应用场景和工作原理。在今后的网络通信中，有了这些基本的知识和经验，您将能够更好地掌握UDP广播技术，快速地进行数据传输与通信。
相关问题拓展阅读：
每日一问21——UDP
用户数据报协议UDP（User Datagram Protocol）
源端口：源端口号，在需要对方回信时选用，不需要时卖伍侍可全 0.
目的端口：目的端口号，在终点交付报文时必须要使用到。
长度：UDP 用户中吵数据报的长度，在只有首部的情况，其最小值是 8 。
检验和：检测 UDP 用户数据报在传输中是否有错，有错就丢弃。
UDP 数据报首部中检验和的计算方法比较特殊。
在计算检验和时，要在数据报之前增加 12 个字节的伪首部，用来计算校验和。
伪首部并不是数据报真正的首部，是为了计橘乱算校验和而临时添加在数据报前面的，在真正传输的时候并不会把伪首部一并发送。
之一字段，源 IP 地址
第二字段，目的 IP 地址
第三字段，字段全 0
第四字段，IP 首部中的协议字段的值，对于 UDP，此字段值为 17
第五字段，UDP 用户数据报的长度
tcp中需要客户端向服务器发起连接，服务器需要接受客户端的连接以后才可以收发数据。而udp中客户端不需要向服务器发起连接，只需要知道服务器绑定的端口就可以向服务器发送数据。由此可知，tcp是面向连接的，udp是非面向连接的。
首先我们来了解一下广播域的概念。
广播域是网络中能接收任一台主机发出的广播帧的所有主机。也就是说，如果广播域内的其中一台主机发出一个广播帧，同一广播域内所有的其它主机都可以收到该广播帧。
如何知道一台主机是属于哪一个广播域呢？其实计算很简单，只要用主机的IP地址与子网掩码进行与运算即可知道该主机属于哪一个广播域。例如：一台主机的IP地址为192.168.23.150，子网掩码为255.255.255.0，那么它所属的广播域就是192.168.23.150&255.255.255.0=192.168.23.0。那么其它的在广播域192.168.23.0内的所有主机就可以到该设备发送的广播包。如果把子网掩码改为255.255.0.0，那么它所属的广播域就是192.168.23.150&255.255.0.0=192.168.0.0。那么其它的在广播域192.168.0.0内的所有主机都可以收到该设备发送的广播包。
要想相同广播域内的其它主机能收到的广播帧，还需要在发送广播包的时候指定当前所属广播域内的广播地址。广播地址的计算方法为子网掩码取反再与广播域进行或运算。
例如：如果主机当前所属广播域为192.168.0.0，子网掩码为255.255.0.0，那么广播地址则为192.168.255.255。
要使主机A发送的广播包能够被另一网段的主机B收到，那么只需要更改主机A的子网掩码使得与主机B在同一个广播域内，再使用新的广播域的广播地址发送广播包即可。
例如：要使用192.168.23.150发送广播包让192.168.27.135收到，只需要设置192.168.23.150的子网掩码为255.255.0.0，然后再使用广播地址192.168.255.255即可。
广播UDP与单播UDP的区别就是IP地址不同，广播使用广播地址255.255.255.255，将消息发送到在同一广播网络上的每个主机。
多播是一组主机的标示符，它已经加入到一个多播组中。在以太网中，多播地址是一个48位的标示符，命名了一组应该在这个网络中应用接收到一个分组的站点。在IPv4中，它历史上被叫做D类地址，一种类型的IP地址，它的范围从224.0.0.0到239.255.255.255。D类地址用于组播。
TCP/IP详解学习笔记(6)-UDP
多播(组播)原理分析
UDP广播原理简介
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