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UDP通信

news 来源：原创 2025/5/12 7:06:38

UDP通信

夜把花儿悄悄的开放了，却让百日去领受赞美 ——泰戈尔

详细介绍UDP通信中单播、多播、组播和广播的异同

UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的、简单的传输层协议，常用于快速传输数据，适用于实时性要求高的应用。在UDP通信中，单播、多播、组播和广播是四种不同的数据传输方式，它们各自具有特定的用途和特点。

单播（Unicast）：

定义：单播是一种点对点的通信方式，数据从一个发送方传输到一个特定的接收方。
特点：单播通信是一对一的通信，数据只发送给一个确定的目标地址。
应用场景：适用于需要将数据准确传输给特定目标的场景，例如网页请求、文件传输等。

多播（Multicast）：

定义：多播是一种一对多的通信方式，数据从一个发送方传输到多个确定的接收方。
特点：多播通信可以同时发送数据给多个接收方，但这些接收方都必须加入到特定的多播组中。
应用场景：适用于需要将数据同时传输给多个特定接收方的场景，例如视频直播、在线游戏等。

组播（Anycast）：

定义：组播是一种一对最近的通信方式，数据从一个发送方传输到一组提供相同服务的接收方中的任意一个。
特点：组播通信将数据发送到一组接收方中的最近的一个，通常用于服务寻址，选择最近的接收方处理请求。
应用场景：适用于需要向多个地理位置分布的服务器发送数据，并由最近的服务器处理请求的场景，例如域名系统（DNS）查询。

广播（Broadcast）：

定义：广播是一种一对全部的通信方式，数据从一个发送方传输到同一网络中的所有设备。
特点：广播通信将数据发送到同一网络中的所有设备，所有设备都能够接收到数据。
应用场景：适用于需要向同一局域网中的所有设备发送数据的场景，例如网络发现、ARP（地址解析协议）请求等。

异同点总结：

共同点：单播、多播、组播和广播都是UDP通信中常用的数据传输方式。
不同点：它们之间的主要区别在于目标接收方的数量和确定性，以及数据传输的范围和方式。

总结

广播：老师：所有人出去跑操
组播：老师：第一排出去扫地
多播：老师：1号、2号、3号，你们仨给我站起来
单播：老师：4号你来回答下这个问题

总的来说，选择合适的数据传输方式取决于通信需求和网络环境，单播、多播、组播和广播各有其适用的场景和优势。

通过程序区分UDP通信的单播、组播、多播和广播的异同

单播

以下是一个简单的示例程序，用于在Linux上实现UDP单播通信。该程序包括一个服务器和一个客户端，服务器接收来自客户端的消息并将其打印出来。

单播服务器代码（unimsg_server.c）：

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

#define PORT 12345

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    char buffer[1024];

    // 创建UDP套接字
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    memset(&cliaddr, 0, sizeof(cliaddr));

    // 绑定服务器地址
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    servaddr.sin_port = htons(PORT);

    if (bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        perror("bind failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    printf("Server is listening on port %d...\n", PORT);

    // 循环接收数据
    while (1) {
        socklen_t len = sizeof(cliaddr);
        int nbytes = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
        if (nbytes < 0) {
            perror("recvfrom failed");
            close(sockfd);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        buffer[nbytes] = '\0';
        printf("Received message from client: %s\n", buffer);
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

单播客户端代码（unimsg_client.c）：

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

#define SERVER_IP "127.0.0.1"
#define PORT 12345

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buffer[1024];

    // 创建UDP套接字
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

    // 服务器地址配置
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(PORT);
    if (inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &servaddr.sin_addr) <= 0) {
        perror("Invalid address/ Address not supported");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 从标准输入读取消息并发送到服务器
    printf("Enter message to send to server:\n");
    fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
    sendto(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
    printf("Message sent to server\n");

    close(sockfd);
    return 0;
}

使用方法：

将上述代码分别保存到 unimsg_server.c 和 unimsg_client.c 文件中。
在终端中编译服务器代码：gcc unimsg_server.c -o unimsg_server
在另一个终端中编译客户端代码：gcc unimsg_client.c -o unimsg_client
在第一个终端中运行服务器：./unimsg_server
在第二个终端中运行客户端：./unimsg_client

您可以在客户端终端中输入消息，然后在服务器终端中看到该消息被接收并打印出来。这就完成了一个简单的UDP单播通信示例。

多播

以下是一个简单的示例程序，用于在Linux上实现UDP多播通信。该程序包括一个多播服务器和一个多播客户端，服务器发送消息到组播地址，客户端接收来自服务器的消息。

多播服务器代码（multicast_server.c）：

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

#define MULTICAST_GROUP "225.0.0.37"
#define PORT 12345

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buffer[1024];
    int nbytes;

    // 创建UDP套接字
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

    // 设置服务器地址
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(MULTICAST_GROUP);
    servaddr.sin_port = htons(PORT);

    // 循环发送数据
    while (1) {
        printf("Enter message to multicast:\n");
        fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
        nbytes = sendto(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
        if (nbytes < 0) {
            perror("sendto failed");
            close(sockfd);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

多播客户端代码（multicast_client.c）：

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

#define MULTICAST_GROUP "225.0.0.37"
#define PORT 12345

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buffer[1024];

    // 创建UDP套接字
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

    // 设置服务器地址
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(MULTICAST_GROUP);
    servaddr.sin_port = htons(PORT);

    // 加入多播组
    struct ip_mreq mreq;
    mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(MULTICAST_GROUP);
    mreq.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    if (setsockopt(sockfd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP, &mreq, sizeof(mreq)) < 0) {
        perror("setsockopt");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 循环接收数据
    while (1) {
        int nbytes = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, NULL, NULL);
        if (nbytes < 0) {
            perror("recvfrom failed");
            close(sockfd);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        buffer[nbytes] = '\0';
        printf("Received message from server: %s\n", buffer);
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

使用方法：

将上述代码分别保存到 multicast_server.c 和 multicast_client.c 文件中。
在终端中编译服务器代码：gcc multicast_server.c -o multicast_server
在另一个终端中编译客户端代码：gcc multicast_client.c -o multicast_client
在第一个终端中运行服务器：./multicast_server
在第二个终端中运行客户端：./multicast_client

您可以在服务器终端中输入消息，然后在客户端终端中看到该消息被接收并打印出来。这就完成了一个简单的UDP多播通信示例。

组播

以下是一个简单的示例程序，用于在Linux上实现UDP组播通信。该程序包括一个组播服务器和一个组播客户端，服务器发送消息到组播地址，客户端接收来自服务器的消息。

组播服务器代码（groupcast_server.c）：

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

#define GROUPCAST_GROUP "225.0.0.37"
#define PORT 12345

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buffer[1024];
    int nbytes;

    // 创建UDP套接字
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

    // 设置服务器地址
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(GROUPCAST_GROUP);
    servaddr.sin_port = htons(PORT);

    // 循环发送数据
    while (1) {
        printf("Enter message to groupcast:\n");
        fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
        nbytes = sendto(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
        if (nbytes < 0) {
            perror("sendto failed");
            close(sockfd);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

组播客户端代码（groupcast_client.c）：

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

#define GROUPCAST_GROUP "225.0.0.37"
#define PORT 12345

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buffer[1024];

    // 创建UDP套接字
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

    // 设置服务器地址
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(GROUPCAST_GROUP);
    servaddr.sin_port = htons(PORT);

    // 绑定客户端地址（可选）
    struct sockaddr_in cliaddr;
    memset(&cliaddr, 0, sizeof(cliaddr));
    cliaddr.sin_family = AF_INET;
    cliaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    cliaddr.sin_port = htons(0);
    if (bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr)) < 0) {
        perror("bind failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 循环接收数据
    while (1) {
        int nbytes = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, NULL, NULL);
        if (nbytes < 0) {
            perror("recvfrom failed");
            close(sockfd);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        buffer[nbytes] = '\0';
        printf("Received message from server: %s\n", buffer);
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

使用方法：

将上述代码分别保存到 groupcast_server.c 和 groupcast_client.c 文件中。
在终端中编译服务器代码：gcc groupcast_server.c -o groupcast_server
在另一个终端中编译客户端代码：gcc groupcast_client.c -o groupcast_client
在第一个终端中运行服务器：./groupcast_server
在第二个终端中运行客户端：./groupcast_client

您可以在服务器终端中输入消息，然后在客户端终端中看到该消息被接收并打印出来。这就完成了一个简单的UDP组播通信示例。

广播

以下是一个简单的示例程序，用于在Linux上实现UDP广播通信。该程序包括一个广播服务器和一个广播客户端，服务器发送消息到广播地址，客户端接收来自服务器的消息。

广播服务器代码（broadcast_server.c）：

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

#define BROADCAST_IP "192.168.0.255"
#define PORT 12345

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buffer[1024];
    int nbytes;

    // 创建UDP套接字
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));

    // 设置广播地址
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(BROADCAST_IP);
    servaddr.sin_port = htons(PORT);

    // 设置广播权限
    int broadcast_enable = 1;
    if (setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, &broadcast_enable, sizeof(broadcast_enable)) < 0) {
        perror("setsockopt broadcast failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 循环发送数据
    while (1) {
        printf("Enter message to broadcast:\n");
        fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);
        nbytes = sendto(sockfd, buffer, strlen(buffer), 0, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
        if (nbytes < 0) {
            perror("sendto failed");
            close(sockfd);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

广播客户端代码（broadcast_client.c）：

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

#define PORT 12345

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;
    char buffer[1024];

    // 创建UDP套接字
    if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    memset(&cliaddr, 0, sizeof(cliaddr));

    // 设置服务器地址
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    servaddr.sin_port = htons(PORT);

    // 绑定客户端地址
    cliaddr.sin_family = AF_INET;
    cliaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    cliaddr.sin_port = htons(0);
    if (bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&cliaddr, sizeof(cliaddr)) < 0) {
        perror("bind failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 循环接收数据
    while (1) {
        int nbytes = recvfrom(sockfd, buffer, sizeof(buffer), 0, NULL, NULL);
        if (nbytes < 0) {
            perror("recvfrom failed");
            close(sockfd);
            exit(EXIT_FAILURE);
        }
        buffer[nbytes] = '\0';
        printf("Received message from server: %s\n", buffer);
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

使用方法：

将上述代码分别保存到 broadcast_server.c 和 broadcast_client.c 文件中。
在终端中编译服务器代码：gcc broadcast_server.c -o broadcast_server
在另一个终端中编译客户端代码：gcc broadcast_client.c -o broadcast_client
在第一个终端中运行服务器：./broadcast_server
在第二个终端中运行客户端：./broadcast_client

您可以在服务器终端中输入消息，然后在客户端终端中看到该消息被接收并打印出来。这就完成了一个简单的UDP广播通信示例。

设置组播路由

route add -net 224.0.0.0 netmask 224.0.0.0 eth0 命令在Linux系统中用于添加一条网络路由，这条路由专门处理IPv4组播地址。下面是对命令的详细解释：

命令的作用

该命令的作用是添加一条路由，以便通过指定的网络接口（例如eth0）来处理发送到组播地址范围（224.0.0.0到239.255.255.255）的流量。组播是一种网络通信方法，允许数据从一个源发送到多个特定的接收者。

参数的意义

1. `route`

route命令用于查看和操作IP路由表。路由表决定了网络流量通过哪条路径发送到目的地。

2. `add`

add参数指定要添加一条新路由。

3. `-net 224.0.0.0`

-net参数指定一个网络地址。在这里，224.0.0.0表示组播地址的起始地址。IPv4组播地址范围是从224.0.0.0到239.255.255.255，这些地址专用于多播传输。

4. `netmask 224.0.0.0`

netmask参数指定了网络掩码。在这里，224.0.0.0的网络掩码用于覆盖组播地址范围。这个掩码表示前三位固定（即二进制1110），适用于组播地址范围：

224.0.0.0在二进制中表示为 1110 0000.0000 0000.0000 0000.0000 0000
掩码224.0.0.0在二进制中表示为 1110 0000.0000 0000.0000 0000.0000 0000

这意味着只要IP地址前3位是111，这条路由规则就适用，这恰好覆盖了组播地址范围。

5. `eth0`

eth0参数指定了网络接口。这表示所有匹配组播地址的流量都会通过eth0接口传输。eth0通常是系统中第一个以太网接口的名称。

总结

route add -net 224.0.0.0：告诉系统要添加一个针对224.0.0.0网络的路由。
netmask 224.0.0.0：指定网络掩码，表明该路由适用于所有224.0.0.0到239.255.255.255之间的组播地址。
eth0：指定了通过eth0网络接口来处理这些组播地址的数据流量。

应用场景

这种配置常用于启用组播应用程序和服务，例如视频流传输、网络会议、在线游戏和其他需要多播通信的应用。通过添加这条路由，系统能够正确处理组播流量，确保数据能够在网络中的多个接收者之间有效传输。

验证路由

可以使用route -n或ip route命令来查看路由表，确认新添加的路由是否正确应用。

route -n
# 或
ip route show

希望这个详细解释能帮助你理解route add -net 224.0.0.0 netmask 224.0.0.0 eth0命令的作用和每个参数的意义。

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UDP通信

详细介绍UDP通信中单播、多播、组播和广播的异同

单播（Unicast）：

多播（Multicast）：

组播（Anycast）：

广播（Broadcast）：

异同点总结：

总结

通过程序区分UDP通信的单播、组播、多播和广播的异同

单播

多播

组播

广播

设置组播路由

命令的作用

参数的意义

1. route

2. add

3. -net 224.0.0.0

4. netmask 224.0.0.0

5. eth0

总结

应用场景

验证路由

相关文章：

1. `route`

2. `add`

3. `-net 224.0.0.0`

4. `netmask 224.0.0.0`

5. `eth0`