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一、UDP 广播核心概念

UDP 广播是指一台主机向所在子网（同一局域网）内的所有主机发送数据的通信方式，是 UDP 无连接特性的典型应用场景。

1.1 广播地址分类

二、实操前置注意事项（虚拟机环境）

若通过复制虚拟机搭建多主机测试环境，需解决网卡冲突问题：

1. 关闭虚拟机，修改虚拟机网卡的物理地址（MAC 地址）；
2. 重启虚拟机，修改 IP 地址配置文件：

   sudo vim /etc/netplan/01-network-manager-all.yaml

3. 保存配置后生效：

   sudo netplan apply

三、UDP 广播代码实现

3.1 发送方（Sender.cpp）

核心要点：

• 无需绑定（bind）端口；
• 必须通过setsockopt设置SO_BROADCAST属性允许广播；
• 目标地址使用广播地址（如 255.255.255.255）。

#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include <arpa/inet.h> #include <netinet/in.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> int main(void) { // 1. 创建UDP套接字 int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if (sockfd == -1) { perror("socket failed."); exit(1); } // 2. 设置套接字属性，允许发送广播 int opt = 1; setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, // 广播发送属性 &opt, // 非0：允许广播；0：禁止广播 sizeof(opt)); // 3. 配置广播目标地址和端口 struct sockaddr_in senderAddr; senderAddr.sin_family = AF_INET; // IPv4协议 senderAddr.sin_port = htons(9999); // 广播端口（需和接收方一致） senderAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("255.255.255.255"); // 受限广播地址 // 4. 发送广播消息 printf("send broadcast...\n"); char buff[BUFSIZ] = "大家好！新年快乐！"; int ret = sendto(sockfd, buff, strlen(buff) + 1, 0, (struct sockaddr*)&senderAddr, sizeof(senderAddr)); if (ret < 0) { perror("sendto failed."); } else { printf("had send broadcast %d bytes: %s\n", ret, buff); } // 5. 关闭套接字 close(sockfd); return 0; }

3.2 接收方（Receiver.cpp）

核心要点：

• 必须绑定（bind）端口和地址（地址用INADDR_ANY接收所有网卡数据）；
• 端口需和发送方一致；
• 通过recvfrom阻塞接收广播数据，并获取发送方 IP。

#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/socket.h> #include <arpa/inet.h> #include <netinet/in.h> #include <string.h> #include <stdlib.h> int main(void) { // 1. 创建UDP套接字 int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); if (sockfd == -1) { perror("socket failed."); exit(1); } // 2. 配置接收方地址（绑定所有网卡+指定端口） struct sockaddr_in receiverAddr; receiverAddr.sin_family = AF_INET; // IPv4协议 receiverAddr.sin_port = htons(9999); // 和发送方一致的端口 receiverAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; // 接收本机所有网卡的UDP数据 // 3. 绑定端口（广播接收方必须绑定） int ret = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&receiverAddr, sizeof(receiverAddr)); if (ret == -1) { perror("bind failed."); exit(1); } // 4. 阻塞接收广播数据 char buff[BUFSIZ]; socklen_t len = sizeof(receiverAddr); ret = recvfrom(sockfd, buff, sizeof(buff), 0, (struct sockaddr*)&receiverAddr, &len); if (ret < 0) { perror("recvfrom failed."); exit(1); } // 5. 解析并打印发送方IP和接收的数据 char ipaddr[64]; const char* result = inet_ntop(AF_INET, &receiverAddr.sin_addr, ipaddr, sizeof(ipaddr)); if (result == nullptr) { printf("IP 地址转换失败\n"); } printf("received %d bytes from %s: %s\n", ret, ipaddr, buff); // 6. 关闭套接字 close(sockfd); return 0; }

四、编译与测试

4.1 编译命令

# 编译发送方 g++ Sender.cpp -o sender # 编译接收方 g++ Receiver.cpp -o receiver

4.2 测试环境（3 台虚拟机）

• UDP 广播发送方：192.168.1.168
• UDP 广播接收方 1：192.168.1.167
• UDP 广播接收方 2：192.168.1.169

4.3 测试步骤

1. 在两个接收方虚拟机分别执行：

   ./receiver

2. 在发送方虚拟机执行：

   ./sender

3. 接收方会输出类似内容：

   received 21 bytes from 192.168.1.168: 大家好！新年快乐！

总结

1. UDP 广播核心：发送方需设置SO_BROADCAST属性、用广播地址，无需 bind；接收方必须 bind，地址用INADDR_ANY。
2. 广播地址分两类：受限广播（255.255.255.255）不跨路由，直接广播（如 192.168.10.255）可跨路由（需路由器放行）。
3. 虚拟机测试需修改 MAC 和 IP，避免网卡冲突，确保多主机在同一子网。