2020/2/21 Linux Socket编程高级篇——广播

2023-05-16

广播：实现一对多的通信

SO_BROADCAST选项

它控制了UDP套接字是否能发广播数据报，选项类型是int，非零表示“是”。只有UDP能用，TCP不能。

如果是一个广播地址，但SO_BROADCAST 选项却没有被设定，就会返回EACCES错误。

int opt = 1;
if((sockdfd = socket(AF_INET， SOCK_DGRA, 0)) < 0){
    //perror
}
if(setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, %op, sizeof(opt)) < 0){
    //perror
}

SO_SNDBUF选项 & SO_RCVBUF选项

每个套接字都有一个发送缓冲区和接收缓冲区，由底层协议使用。这两个选项分别控制发送和接收缓存区的大小，类型为int，以字节为单位。

通过getsockopt函数获得发送缓存区的大小，默认的缓存区大小存储在函数的第四个参数opt中；

通过setsockopt函数可以重新设置发送缓存区的大小。

if((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0){
    perror()
}
 
if((getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &opt, sizeof(opt)) < 0){
    perror()
} 

opt += 2048;

if(setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_SNDBUF, &opt, sizeof(opt)) < 0){
    perror()
}

广播地址

IPV4： {netID，subnetID，hostID}

即网络ID（A B C D E五种）、子网ID和主机ID，

共32bit 4个字节（点分十进制），用-1表示所有比特都为1的字段。

有四类广播地址：

子网广播地址： {netID，subnetID，-1}

例：如果采用B类地址192.168，8位子网ID，那么192.168.2.255是192.168.2子网上所有接口的子网广播地址。路由器通常不转发这类广播（只能在这个子网中使用）。

全部子网广播地址：{netID，-1，-1}

这类广播地址编排指定网络上的所有子网，现在很少见。

受限广播地址：{-1，-1，-1}或255.255.255.255

路由器从不转发目的地址为255.255.255.255的IP数据报，它用于主机配置过程中IP数据报的目的地址，仅出现在本地网络中。

补充内容——IP地址

IP地址 = 网络地址 + 主机地址

同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的一个主机（包括网络上工作站，服务器和路由器等）有一个主机ID与其对应。

根据起始字符（网络ID）的不同分为5种类型：

A类地址：0（开头）+7位（网络地址）+24位（主机地址）

从1.0.0.0 到126.255.255.255；可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1亿多个主机。应用于大规模网络环境。

B类地址：10（开头）+14位（网络地址）+16位（主机地址）

从128.0.0.0到191.255.255.255；可用的B类网络有16382个，每个网络能容纳6万多个主机。

C类地址：110（开头）+21位（网络地址）+8位（主机地址）

从192.0.0.0到223.255.255.255 其中127.x.x.x段地址空间是被保留的回环地址；C类网络可达209万余个，每个网络能容纳254个主机。只有8位主机地址，所以应用于小规模网络环境。

D类地址： 以1110开头 它是一个专门保留的地址，它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。从224.0.0.0到239.255.255.255。

E类地址： 以11110开头 用于科研保留；从240.0.0.0到255.255.255.254。

A B C类地址中，各有一部分用于局域网的IP地址：
A类的私有地址: 10.0.0.0 ～ 10.255.255.255
   
B类的私有地址: 172.16.0.0 ～ 172.31.255.255  
(网络号范围： 10101010 00010000 ～ 10101010 00011111)
     
C类的私有地址: 192.168.0.0 ～ 192.168.255.255
(网络号范围： 11000000 10101000 00000000 ～ 11000000 10101000 11111111)

补充内容——子网掩码

子网掩码(subnet mask)：将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。

屏蔽一个IP地址的网络ID——“全1”比特模式：
A类地址，默认的子网掩码是255.0.0.0
B类地址，默认的子网掩码是255.255.0.0
C类地址，默认的子网掩码是255.255.255.0

计算公式：

IP地址 = 网络地址 + 主机地址（前半段和后半段）
网络地址 = IP地址 & 子网掩码（按位与）
主机地址 = IP地址-网络地址

主机数 = 2^(主机号) - 2

主机位= log_2（主机数量+1（网络地址）+1（广播地址）+1（网关））(向上取整）

补充内容——网关

网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。在网络层上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似，不同的是互连层。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。
网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。
例如：网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0。这两个都是C类地址，都采用默认网关，不属于同一个网络。
在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机（或集线器）上，TCP/IP协议也会根据子网掩码（255.255.255.0）判定两个网络中的主机处在不同的网络里。
要实现这两个网络之间的通信，必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机。
只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。

网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址。

（具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器（实质上相当于一台路由器）、代理服务器（也相当于一台路由器））。

ip段/数字如192.168.0.1/24标示了我们的网络号的位数，即网络号是24位

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