所有接口上的 UDP 广播

Question

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 sendto() 到 INADDR_BROADCAST，但是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）。

有没有一种方法可以发送通过每个接口发出的 UDP 广播？

Answer 1

首先，您应该考虑广播已过时，特别是 INADDR_BROADCAST (255.255.255.255)。 你的问题恰恰突出了广播不合适的原因之一。 它应该与 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。 如今，它唯一可见的用途是 DHCP 自动配置，因为此时客户端尚不知道它连接到哪个网络。

使用单个sendto()，仅生成单个数据包，并且传出接口由操作系统的路由表（Linux 上的iproute）确定。 您不能让单个 sendto() 生成多个数据包，您必须迭代所有接口，并且使用原始套接字或使用 setsockopt( 将套接字绑定到设备) ..., SOL_SOCKET, SO_BINDTODEVICE, "ethX") 绕过操作系统路由表发送每个数据包（这需要 root 权限）。 这不是一个好的解决方案。

相反，由于 INADDR_BROADCAST 无论如何都不会被路由，因此您可以通过迭代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效果。 例如，假设您的网络具有 255.255.255.0 (/24) 掩码，则广播地址为 192.168.1.255 和 192.168.2.255。 对每个地址调用一次 sendto() 即可实现您的目标。

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编辑：修复了有关 INADDR_BROADCAST 的信息，并用有关 SO_BINDTODEVICE 的信息补充了答案。

Answer 2

您无法让单个 sendto() 在每个接口上生成数据包 - 一般来说（尽管有碎片），每个 sendto() 传输一个数据包。

您需要为每个接口传输一次数据包，并且可以：

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

但后者不是适合如果您尝试执行某种发现机制，这样您期望响应的设备实际上并未正确配置与它们所连接的接口位于同一子网中的 IP 地址。

Answer 3

来自 Jeremy 的 UNIX Socket 常见问题解答解决方案：

#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]\n", 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]\n", 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;
}