【Node dgram模塊實(shí)現(xiàn)UDP通信】

lijy91 發(fā)布于2019-08-21 16:46 / 3513人閱讀

摘要：組播向一個(gè)組播地址發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)，該組網(wǎng)絡(luò)下的所有主機(jī)都會(huì)受到影響，主機(jī)根據(jù)端口號(hào)來(lái)判斷是否丟棄該數(shù)據(jù)。向組播地址發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)，只有該組成員才會(huì)接收此數(shù)據(jù)報(bào)。模塊的方法將加入組播組中，方法退出組播組。模塊實(shí)現(xiàn)通信同步更新

1、什么是UDP?

這里簡(jiǎn)單介紹下，UDP，即用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議，一種面向無(wú)連接的傳輸層協(xié)議，提供不可靠的消息傳送服務(wù)。UDP協(xié)議使用端口號(hào)為不同的應(yīng)用保留其各自的數(shù)據(jù)傳輸通道，這一點(diǎn)非常重要。與TCP相比，占用資源更少，傳輸速度更快。

2、了解UDP單播、廣播和組播

單播：向一個(gè)單播地址發(fā)送UDP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，數(shù)據(jù)報(bào)只能被指定的IP主機(jī)接收，同一子網(wǎng)下的其它主機(jī)都不會(huì)接收該數(shù)據(jù)報(bào)。單播過(guò)程（假設(shè)子網(wǎng)地址：192.168.10，該子網(wǎng)下有兩臺(tái)主機(jī)：192.168.10.2，192.168.10.3，向192.168.10.2發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)）

向主機(jī)192.168.10.2的8060端口發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)，該IP數(shù)據(jù)報(bào)目標(biāo)IP在以太網(wǎng)中被ARP解析成MAC地址，然后將此MAC地址設(shè)置為目標(biāo)地址發(fā)出去。

該子網(wǎng)下的主機(jī)以太網(wǎng)接口看到該數(shù)據(jù)幀時(shí)，對(duì)比自己的MAC地址，如果不一樣，則忽略該數(shù)據(jù)幀。

直到192.168.10.2主機(jī)看到該數(shù)據(jù)幀時(shí)，發(fā)現(xiàn)MAC一致，則讀入該數(shù)據(jù)幀，然后在IP層對(duì)比目標(biāo)IP和本機(jī)IP，在UDP層對(duì)比端口號(hào)是否一致，最后接收該數(shù)據(jù)幀。

廣播：向一個(gè)廣播地址發(fā)送UDP數(shù)據(jù)報(bào)，該廣播網(wǎng)絡(luò)下的所有主機(jī)都會(huì)受到影響，主機(jī)根據(jù)端口號(hào)來(lái)判斷是否丟棄該數(shù)據(jù)。廣播過(guò)程（假設(shè)子網(wǎng)地址：192.168.10，則該網(wǎng)絡(luò)的廣播地址為：192.168.10.255，該子網(wǎng)下有兩臺(tái)主機(jī)：192.168.10.2，192.168.10.3，向192.168.10.255發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)）：

向192.168.10.255主機(jī)端口為8060發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)，，該IP數(shù)據(jù)報(bào)目標(biāo)IP在以太網(wǎng)中被ARP解析成MAC地址，然后將此MAC地址設(shè)置為目標(biāo)地址發(fā)出去。

192.168.10.2和192.168.10.3的主機(jī)接口都會(huì)和此廣播地址匹配成功，直到該數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)入傳輸層時(shí)根據(jù)端口是否匹配判斷是否丟棄該數(shù)據(jù),端口為8060的會(huì)保留該數(shù)據(jù)，否則將數(shù)據(jù)丟棄。

組播：向一個(gè)組播地址發(fā)送UDP數(shù)據(jù)報(bào)，該組網(wǎng)絡(luò)下的所有主機(jī)都會(huì)受到影響，主機(jī)根據(jù)端口號(hào)來(lái)判斷是否丟棄該數(shù)據(jù)。組播過(guò)程原理與廣播類似。

3.dgram 模塊API介紹

該模塊用來(lái)創(chuàng)建UDP數(shù)據(jù)報(bào)socket，繼承了EventEmitter，該模塊的API如下所示：

3.1 UDP單播實(shí)現(xiàn)

服務(wù)端：

const dgram = require("dgram"),
    server = dgram.createSocket("udp4");

server.on("close", () => {
    console.log("socket已經(jīng)關(guān)閉");
})

server.on("error", (err) => {
    console.log(err);
})

server.on("listening", () => {
    console.log("socket正在監(jiān)聽...");
})

server.on("message", (msg, rinfo) => {
    console.log(`message from client ${rinfo.address}:${rinfo.port}-${msg}`);
    server.send(`welcome ${rinfo.address}:${rinfo.port}`, rinfo.port, rinfo.address);
    setTimeout(function () {
        server.send(`exit`, rinfo.port, rinfo.address);
    }, 2000);
})

server.bind(8060)

客戶端：

const dgram = require("dgram"),
    client = dgram.createSocket("udp4");

client.on("close", () => {
    console.log("socket已經(jīng)關(guān)閉");
})

client.on("error", (err) => {
    console.log(err);
})

client.on("listening", () => {
    console.log("socket正在監(jiān)聽");
})

client.on("message", (msg, rinfo) => {
    if (msg == "exit") {
        client.close();
    }
    console.log(`message from server ${rinfo.address}:${rinfo.port}-${msg}`);
})

client.send(`hello`,8060,"127.0.0.1");

3.2 UDP廣播實(shí)現(xiàn)

要實(shí)現(xiàn)UDP廣播，就必須知道廣播地址，廣播地址如何計(jì)算呢？可以利用ipconfig(windows)或ifconfig(*unix)得到ip地址和mask掩碼地址，然后利用ip地址與mask子網(wǎng)掩碼做與操作得到網(wǎng)絡(luò)地址，網(wǎng)絡(luò)地址中主機(jī)位都為1就是廣播地址，舉個(gè)例子：

IP:149.88.160.58 mask:11111111.11111111.11000000.00000000
IP&MASK得到網(wǎng)絡(luò)地址：149.88.128.0/18 網(wǎng)絡(luò)號(hào)就是主機(jī)位全為0,即149.88.10000000.00000000
即149.88.128.0 廣播地址就是主機(jī)位全為1,即149.88.10111111.11111111即149.88.191.255

接著實(shí)現(xiàn)UDP廣播，我機(jī)子的IP為192.168.0.193，掩碼為255.255.255.0，因此廣播地址為192.168.0.255，服務(wù)端向廣播地址的8061端口發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)，客戶端綁定本機(jī)的8061端口，如下所示：

服務(wù)端：

const dgram = require("dgram"),
    server = dgram.createSocket("udp4");

server.on("close", () => {
    console.log("socket已關(guān)閉....");
});

server.on("listening", () => {
    console.log("socket正在監(jiān)聽...");
    server.setBroadcast(true);
    server.setTTL(128);
    setInterval(() => {
        server.send("大家好啊，我是服務(wù)端.", 8061, "192.168.0.255")
    }, 2000)
})

server.on("message", (msg, rinfo) => {
    console.log(`msg from client ${rinfo.address}:${rinfo.port}`);
})

server.bind(8060,"192.168.0.193");

客戶端：

const dgram = require("dgram"),
    client = dgram.createSocket("udp4");

client.on("close",()=>{
    console.log("socket已關(guān)閉...");
})

client.on("error",err=>{
    console.log(err);
})

client.on("listening",()=>{
    console.log("正在監(jiān)聽...");
})

client.on("message",(msg,rinfo)=>{
    console.log(`msg from server:${msg}`);
})

client.bind(8061,"192.168.0.193")

3.3 UDP組播實(shí)現(xiàn)

組播地址是實(shí)現(xiàn)UDP組播的關(guān)鍵，因此了解組播地址是重點(diǎn)。什么是組播地址？IANA將D類地址

(224.0.0.0-239.255.255.255)分配給IP組播，用來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)IP組播組，由IGMP(組管理協(xié)議)協(xié)議維護(hù)組成員關(guān)系，其中：
224.0.0.0～224.0.0.255為永久組地址，地址224.0.0.0保留不做分配，其它地址供路由協(xié)議使用；
224.0.1.0～224.0.1.255是公用組播地址，可以用于Internet；
224.0.2.0～238.255.255.255為用戶可用的組播地址（臨時(shí)組地址），全網(wǎng)范圍內(nèi)有效；
239.0.0.0～239.255.255.255為本地管理組播地址，僅在特定的本地范圍內(nèi)有效。 向組播地址發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)，只有該組成員才會(huì)接收此數(shù)據(jù)報(bào)。

dgram模塊的addMembership()方法將socket加入組播組中，dropMembership()方法退出組播組。下面以組播地址224.100.100.100來(lái)實(shí)現(xiàn)UDP組播，如下所示：
服務(wù)端：

const dgram = require("dgram"),
    server = dgram.createSocket("udp4"),
    multicastAddr = "224.100.100.100";

server.on("error",err=>{
    console.log("socket已關(guān)閉");
})

server.on("error",(err)=>{
    console.log(err);
});

server.on("listening",()=>{
    console.log("socket正在監(jiān)聽中.....");
    server.addMembership(multicastAddr);
    server.setMulticastTTL(128);
    setInterval(()=>{
        sendMsg();
    },1500)
})

server.on("message",(msg,rinfo)=>{
    console.log(`msg from client ${rinfo.address}:${rinfo.port}`);
});

function sendMsg(){
    server.send("大家好啊，我是服務(wù)端.",8061,multicastAddr);
}
server.bind(8060);

客戶端：

const dgram = require("dgram"),
    client = dgram.createSocket("udp4"),
    multicastAddr = "224.100.100.100";

client.on("close", () => {
    console.log("socket已關(guān)閉...");
})

client.on("error", err => {
    console.log(err);
})

client.on("listening", () => {
    console.log("socket正在監(jiān)聽...");
    client.addMembership(multicastAddr);
})

client.on("message", (msg, rinfo) => {
    console.log(`msg from server:${msg}`);
})

client.bind(8061)

另外UDP內(nèi)網(wǎng)穿透相關(guān)的內(nèi)容，大家也可自行了解一下。

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