【TCP/IP】广播 - 定义、原理及编程实现-Toy模板网

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本文共计2974字，预计阅读时间4分钟

广播

广播的原理及形式

广播的编程与实现

套接字选项设置

发送者

接收者

拓展资料

广播

广播(Broadcast)是指封包在计算机网络中传输时，目的地址为网络中所有设备的一种传输方式。这里所说的“所有设备”也被限定在一个范围之中，这个范围被称为“广播域”。

基于广播的特性，广播普遍应用于局域网中，而不用于广域网。

广播的原理及形式

多播的数据传输协议与多播相同，通过UDP协议完成。同时，广播又分为两种形式，分别是：

直接广播 (能够跨越不同网络的广播)
本地广播 (只在本地网络中的广播)

直接广播用于向特定区域内(已知目标主机网络地址)主机传输数据。使用上，若已知目标主机IP地址及子网掩码为192.168.1.0/24，那么广播地址即为192.168.1.255。(需要注意的是，255.255.255.255为受限广播地址，不能被使用)，按照该地址发送数据包时，路由器将会把数据包发送给192.168.1.1 ~ 192.168.1.254下所有主机，如下图所示：

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本地广播用于本地网络内的通信(只能用于局域网下)。无论特定主机位于何种 IP 网络上，当前的主机始终可以使用 255.255.255.255 这个地址向本地网络上的每个节点发送数据包。比如，在192.168.0网段下的任意一台主机，向255.255.255.255发送数据包，那么在192.168.0网段下所有的主机将会收到该数据包，同时，该数据包也不会被转发到其他网段去。如下图所示：

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拓展：

        如何知道一台主机是属于哪一个广播域？

        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(1100 0000).168(1010 1000).23(0001 0111).150(1001 0110)，子网掩码为255(1111 1111).255.255.0，那么它所属的广播域就是(实际计算是以二进制的哦~)：

        那么其它的在广播域192.168.23.0内的所有主机就可以收到该设备发送的广播包。

拓展：

        如何计算广播地址？

        广播地址的计算方法为子网掩码“取反”后再与广播域进行“或运算”。
        例如：主机当前所属广播域为192(1100 0000).168(1010 1000).0.0，子网掩码为255.255.0.0，那么广播地址为(是或操作，即 | ；是取反操作)：

广播的编程与实现

套接字选项设置

广播的编程实现与多播类似，区别在于对套接字选项的设置。通过 setcokopt 函数，将选项级别设为 SOL_SOCKET ，对应选项为 SO_BROADCAST 。选项设置为1，表示“可以进行数据广播”。

int send_sock;
int so_brd = 1; //对变量进行初始化以将 SO_BROADCAST 选项信息设为 1 

send_sock = socket(PF_INET , SOCK_DGRAM , 0);

setsockopt(send_sock , SOL_SOCKET , SO_BROADCAST , (void*) & so_brd , sizeof(so_brd));

发送者

在实现上与多播类似，主要集中在套接字选项的设置。

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

#define BUF_SIZE 1024

//报错消息发送
void Sender_message(char *message)
{
    puts(message);
    exit(1);
}


int main(int argc, char *argv[])
{
	int send_sock;
	struct sockaddr_in brd_addr;
	FILE *fp;
	char buf[BUF_SIZE];
	int so_brd=1;
	
	send_sock=socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if(send_sock==-1)
    {
        Sender_message((char*)"socket creation error");
    }	
	memset(&brd_addr, 0, sizeof(brd_addr));
	brd_addr.sin_family=AF_INET;
	brd_addr.sin_addr.s_addr=inet_addr(argv[1]);
	brd_addr.sin_port=htons(atoi(argv[2]));
	
	setsockopt(send_sock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (void*)&so_brd, sizeof(so_brd));	
	fp=fopen(argv[3], "r");
    if(fp==NULL)
    {
		Sender_message((char*)"file open error");
    }

	while(!feof(fp))
	{
		fgets(buf, BUF_SIZE, fp);
		sendto(send_sock, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr*)&brd_addr, sizeof(brd_addr));
	}

	close(send_sock);
	return 0;
}

接收者

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

#define BUF_SIZE 1024

// 报错消息发送
void Sender_message(char *message)
{
    puts(message);
    exit(1);
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    int recv_sock;
    struct sockaddr_in addr;
    int str_len;
    char buf[BUF_SIZE];

    recv_sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
    if (recv_sock == -1)
    {
        Sender_message((char *)"socket creation error");
    }
    memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sin_family = AF_INET;
    addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));

    if (bind(recv_sock, (struct sockaddr *)&addr, sizeof(addr)) == -1)
    {
        Sender_message((char *)"bind error");
    }
    while (1)
    {
        str_len = recvfrom(recv_sock, buf, BUF_SIZE - 1, 0, NULL, 0);
        if (str_len < 0)
        {
            break;
        }
        buf[str_len] = 0;
        fputs(buf, stdout);
    }

    close(recv_sock);
    return 0;
}

运行结果：

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