【Node dgram模块实现UDP通信】

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1、什么是UDP?

这里简单介绍下,UDP,即用户数据报协议,一种面向无连接的传输层协议,提供不可靠的消息传送服务。UDP协议使用端口号为不同的应用保留其各自的数据传输通道,这一点非常重要。与TCP相比,占用资源更少,传输速度更快。

2、了解UDP单播、广播和组播

单播:向一个单播地址发送UDP数据报时,数据报只能被指定的IP主机接收,同一子网下的其它主机都不会接收该数据报。单播过程(假设子网地址:192.168.10,该子网下有两台主机:192.168.10.2,192.168.10.3,向192.168.10.2发送数据报)

  1. 向主机192.168.10.2的8060端口发送数据报,该IP数据报目标IP在以太网中被ARP解析成MAC地址,然后将此MAC地址设置为目标地址发出去。
  2. 该子网下的主机以太网接口看到该数据帧时,对比自己的MAC地址,如果不一样,则忽略该数据帧。
  3. 直到192.168.10.2主机看到该数据帧时,发现MAC一致,则读入该数据帧,然后在IP层对比目标IP和本机IP,在UDP层对比端口号是否一致,最后接收该数据帧。

广播:向一个广播地址发送UDP数据报,该广播网络下的所有主机都会受到影响,主机根据端口号来判断是否丢弃该数据。广播过程(假设子网地址:192.168.10,则该网络的广播地址为:192.168.10.255,该子网下有两台主机:192.168.10.2,192.168.10.3,向192.168.10.255发送数据报):

  1. 向192.168.10.255主机端口为8060发送数据报,,该IP数据报目标IP在以太网中被ARP解析成MAC地址,然后将此MAC地址设置为目标地址发出去。
  2. 192.168.10.2和192.168.10.3的主机接口都会和此广播地址匹配成功,直到该数据报进入传输层时根据端口是否匹配判断是否丢弃该数据,端口为8060的会保留该数据,否则将数据丢弃。

组播:向一个组播地址发送UDP数据报,该组网络下的所有主机都会受到影响,主机根据端口号来判断是否丢弃该数据。组播过程原理与广播类似。

3.dgram 模块API介绍

该模块用来创建UDP数据报socket,继承了EventEmitter,该模块的API如下所示:

图片描述

3.1 UDP单播实现

服务端:

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

server.on("close", () => {
    console.log("socket已经关闭");
})

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

server.on("listening", () => {
    console.log("socket正在监听...");
})

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)

客户端:

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

client.on("close", () => {
    console.log("socket已经关闭");
})

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

client.on("listening", () => {
    console.log("socket正在监听");
})

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广播实现

要实现UDP广播,就必须知道广播地址,广播地址如何计算呢?可以利用ipconfig(windows)或ifconfig(*unix)得到ip地址和mask掩码地址,然后利用ip地址与mask子网掩码做与操作得到网络地址,网络地址中主机位都为1就是广播地址,举个例子:

IP:149.88.160.58 mask:11111111.11111111.11000000.00000000
IP&MASK得到网络地址:149.88.128.0/18 网络号就是主机位全为0,即149.88.10000000.00000000
即149.88.128.0 广播地址就是主机位全为1,即149.88.10111111.11111111即149.88.191.255

接着实现UDP广播,我机子的IP为192.168.0.193,掩码为255.255.255.0,因此广播地址为192.168.0.255,服务端向广播地址的8061端口发送数据报,客户端绑定本机的8061端口,如下所示:

服务端:

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

server.on("close", () => {
    console.log("socket已关闭....");
});

server.on("listening", () => {
    console.log("socket正在监听...");
    server.setBroadcast(true);
    server.setTTL(128);
    setInterval(() => {
        server.send("大家好啊,我是服务端.", 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");

客户端:

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

client.on("close",()=>{
    console.log("socket已关闭...");
})

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

client.on("listening",()=>{
    console.log("正在监听...");
})

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

client.bind(8061,"192.168.0.193")

3.3 UDP组播实现

组播地址是实现UDP组播的关键,因此了解组播地址是重点。什么是组播地址?IANA将D类地址

(224.0.0.0-239.255.255.255)分配给IP组播,用来标识一个IP组播组,由IGMP(组管理协议)协议维护组成员关系,其中:
224.0.0.0~224.0.0.255为永久组地址,地址224.0.0.0保留不做分配,其它地址供路由协议使用;
224.0.1.0~224.0.1.255是公用组播地址,可以用于Internet;
224.0.2.0~238.255.255.255为用户可用的组播地址(临时组地址),全网范围内有效;
239.0.0.0~239.255.255.255为本地管理组播地址,仅在特定的本地范围内有效。 向组播地址发送数据报,只有该组成员才会接收此数据报。

dgram模块的addMembership()方法将socket加入组播组中,dropMembership()方法退出组播组。下面以组播地址224.100.100.100来实现UDP组播,如下所示:
服务端:

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

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

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

server.on("listening",()=>{
    console.log("socket正在监听中.....");
    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,我是服务端.',8061,multicastAddr);
}
server.bind(8060);

客户端:

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

client.on("close", () => {
    console.log("socket已关闭...");
})

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

client.on("listening", () => {
    console.log("socket正在监听...");
    client.addMembership(multicastAddr);
})

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

client.bind(8061)

另外UDP内网穿透相关的内容,大家也可自行了解一下。


CSDN【Node dgram模块实现UDP通信】同步更新


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