所有接口上的 UDP 广播

2024-10-30 08:36:00
admin
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摘要：问题描述：在具有有线和无线接口（例如 192.168.1.x 和 192.168.2.x 子网）的 Linux 系统上，我想要发送通过所有可用接口（即通过有线和无线接口）发出的 UDP 广播。目前我将 sendto() 发送到 INADDR_BROADCAST，但似乎广播仅通过其中一个接口发送（并不总是相同，...

问题描述：

在具有有线和无线接口（例如 192.168.1.x 和 192.168.2.x 子网）的 Linux 系统上，我想要发送通过所有可用接口（即通过有线和无线接口）发出的 UDP 广播。

目前我将 sendto() 发送到 INADDR_BROADCAST，但似乎广播仅通过其中一个接口发送（并不总是相同，后续广播可能使用另一个接口）。

有没有办法可以发送通过每个接口出去的 UDP 广播？

解决方案 1：

首先，你应该认为广播已经过时了，特别是INADDR_BROADCAST（255.255.255.255）。你的问题恰恰突出了广播不适合的原因之一。它应该和 IPv4 一起消亡（希望如此）。请注意，IPv6 甚至没有广播的概念（而是使用多播）。

INADDR_BROADCAST仅限于本地链接。目前，它唯一可见的用途是用于 DHCP 自动配置，因为此时客户端还不知道它连接到哪个网络。

使用单个sendto()，只会生成单个数据包，并且传出接口由操作系统的路由表（ip route在 Linux 上）确定。您不能让单个sendto()生成多个数据包，您必须遍历所有接口，并使用原始套接字或将套接字绑定到使用的设备setsockopt(..., SOL_SOCKET, SO_BINDTODEVICE, "ethX")以绕过操作系统路由表发送每个数据包（这需要 root 权限）。不是一个好的解决方案。

相反，由于INADDR_BROADCAST无论如何都不会路由，您可以通过遍历每个接口并将数据包发送到其广播地址来实现几乎相同的目的。例如，假设您的网络有 255.255.255.0 (/24) 掩码，广播地址是192.168.1.255和192.168.2.255sendto() 。对每个地址调用一次，您就实现了目标。

编辑：修复了关于 的信息INADDR_BROADCAST，并用有关 的信息补充答案SO_BINDTODEVICE。

解决方案 2：

您无法sendto()在每个接口上都生成一个数据包 — — 一般情况下（尽管存在碎片），每个接口都传输一个数据包sendto()。

您需要为每个接口传输一次数据包，然后：

  1. 使用低级（setsockopt()？）调用来选择出站接口

  2. 发送到每个已知接口的特定广播地址

但是，如果您尝试执行某种发现机制，则后者并不合适，这样您期望响应的设备实际上并没有正确配置与其连接到的接口位于同一子网中的 IP 地址。

解决方案 3：

来自Jeremy关于 UNIX Socket FAQ 的解决方案：

#include <stdio.h>

#ifdef WIN32
# include <windows.h>
# include <winsock.h>
# include <iphlpapi.h>
#else
# include <unistd.h>
# include <stdlib.h>
# include <sys/socket.h>
# include <netdb.h>
# include <netinet/in.h>
# include <net/if.h>
# include <sys/ioctl.h>
#endif

#include <string.h>
#include <sys/stat.h>

typedef unsigned long uint32;

#if defined(__FreeBSD__) || defined(BSD) || defined(__APPLE__) || defined(__linux__)
# define USE_GETIFADDRS 1
# include <ifaddrs.h>
static uint32 SockAddrToUint32(struct sockaddr * a)
{
   return ((a)&&(a->sa_family == AF_INET)) ? ntohl(((struct sockaddr_in *)a)->sin_addr.s_addr) : 0;
}
#endif

// convert a numeric IP address into its string representation
static void Inet_NtoA(uint32 addr, char * ipbuf)
{
   sprintf(ipbuf, "%li.%li.%li.%li", (addr>>24)&0xFF, (addr>>16)&0xFF, (addr>>8)&0xFF, (addr>>0)&0xFF);
}

// convert a string represenation of an IP address into its numeric equivalent
static uint32 Inet_AtoN(const char * buf)
{
   // net_server inexplicably doesn't have this function; so I'll just fake it
   uint32 ret = 0;
   int shift = 24;  // fill out the MSB first
   bool startQuad = true;
   while((shift >= 0)&&(*buf))
   {
      if (startQuad)
      {
         unsigned char quad = (unsigned char) atoi(buf);
         ret |= (((uint32)quad) << shift);
         shift -= 8;
      }
      startQuad = (*buf == '.');
      buf++;
   }
   return ret;
}

static void PrintNetworkInterfaceInfos()
{
#if defined(USE_GETIFADDRS)
   // BSD-style implementation
   struct ifaddrs * ifap;
   if (getifaddrs(&ifap) == 0)
   {
      struct ifaddrs * p = ifap;
      while(p)
      {
         uint32 ifaAddr  = SockAddrToUint32(p->ifa_addr);
         uint32 maskAddr = SockAddrToUint32(p->ifa_netmask);
         uint32 dstAddr  = SockAddrToUint32(p->ifa_dstaddr);
         if (ifaAddr > 0)
         {
            char ifaAddrStr[32];  Inet_NtoA(ifaAddr,  ifaAddrStr);
            char maskAddrStr[32]; Inet_NtoA(maskAddr, maskAddrStr);
            char dstAddrStr[32];  Inet_NtoA(dstAddr,  dstAddrStr);
            printf("  Found interface:  name=[%s] desc=[%s] address=[%s] netmask=[%s] broadcastAddr=[%s]
", p->ifa_name, "unavailable", ifaAddrStr, maskAddrStr, dstAddrStr);
         }
         p = p->ifa_next;
      }
      freeifaddrs(ifap);
   }
#elif defined(WIN32)
   // Windows XP style implementation

   // Adapted from example code at http://msdn2.microsoft.com/en-us/library/aa365917.aspx
   // Now get Windows' IPv4 addresses table.  Once again, we gotta call GetIpAddrTable()
   // multiple times in order to deal with potential race conditions properly.
   MIB_IPADDRTABLE * ipTable = NULL;
   {
      ULONG bufLen = 0;
      for (int i=0; i<5; i++)
      {
         DWORD ipRet = GetIpAddrTable(ipTable, &bufLen, false);
         if (ipRet == ERROR_INSUFFICIENT_BUFFER)
         {
            free(ipTable);  // in case we had previously allocated it
            ipTable = (MIB_IPADDRTABLE *) malloc(bufLen);
         }
         else if (ipRet == NO_ERROR) break;
         else
         {
            free(ipTable);
            ipTable = NULL;
            break;
         }
     }
   }

   if (ipTable)
   {
      // Try to get the Adapters-info table, so we can given useful names to the IP
      // addresses we are returning.  Gotta call GetAdaptersInfo() up to 5 times to handle
      // the potential race condition between the size-query call and the get-data call.
      // I love a well-designed API :^P
      IP_ADAPTER_INFO * pAdapterInfo = NULL;
      {
         ULONG bufLen = 0;
         for (int i=0; i<5; i++)
         {
            DWORD apRet = GetAdaptersInfo(pAdapterInfo, &bufLen);
            if (apRet == ERROR_BUFFER_OVERFLOW)
            {
               free(pAdapterInfo);  // in case we had previously allocated it
               pAdapterInfo = (IP_ADAPTER_INFO *) malloc(bufLen);
            }
            else if (apRet == ERROR_SUCCESS) break;
            else
            {
               free(pAdapterInfo);
               pAdapterInfo = NULL;
               break;
            }
         }
      }

      for (DWORD i=0; i<ipTable->dwNumEntries; i++)
      {
         const MIB_IPADDRROW & row = ipTable->table[i];

         // Now lookup the appropriate adaptor-name in the pAdaptorInfos, if we can find it
         const char * name = NULL;
         const char * desc = NULL;
         if (pAdapterInfo)
         {
            IP_ADAPTER_INFO * next = pAdapterInfo;
            while((next)&&(name==NULL))
            {
               IP_ADDR_STRING * ipAddr = &next->IpAddressList;
               while(ipAddr)
               {
                  if (Inet_AtoN(ipAddr->IpAddress.String) == ntohl(row.dwAddr))
                  {
                     name = next->AdapterName;
                     desc = next->Description;
                     break;
                  }
                  ipAddr = ipAddr->Next;
               }
               next = next->Next;
            }
         }
         char buf[128];
         if (name == NULL)
         {
            sprintf(buf, "unnamed-%i", i);
            name = buf;
         }

         uint32 ipAddr  = ntohl(row.dwAddr);
         uint32 netmask = ntohl(row.dwMask);
         uint32 baddr   = ipAddr & netmask;
         if (row.dwBCastAddr) baddr |= ~netmask;

         char ifaAddrStr[32];  Inet_NtoA(ipAddr,  ifaAddrStr);
         char maskAddrStr[32]; Inet_NtoA(netmask, maskAddrStr);
         char dstAddrStr[32];  Inet_NtoA(baddr,   dstAddrStr);
         printf("  Found interface:  name=[%s] desc=[%s] address=[%s] netmask=[%s] broadcastAddr=[%s]
", name, desc?desc:"unavailable", ifaAddrStr, maskAddrStr, dstAddrStr);
      }

      free(pAdapterInfo);
      free(ipTable);
   }
#else
   // Dunno what we're running on here!
#  error "Don't know how to implement PrintNetworkInterfaceInfos() on this OS!"
#endif
}

int main(int, char **)
{
   PrintNetworkInterfaceInfos();
   return 0;
}
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