Node.js:dgram模块实现UDP通信


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Node.js:dgram模块实现UDP通信

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)

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。 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。 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):

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。 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。

广播: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:

3、UDP单播实现

单播的原理上面已经说了,这里便不再叙述。
服务端:

const dgram = require('dgram');
const server = dgram.createSocket('udp4');

server.on('close',()=>{
    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.on('message',(msg,rinfo)=>{
    console.log(`receive message from ${rinfo.address}:${rinfo.port}`);
    server.send('exit',rinfo.port,rinfo.address)
});

server.bind('8060');

客户端:

const dgram = require('dgram');
const client = dgram.createSocket('udp4');

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

client.on('error',(err)=>{
    console.log(err);
});
client.on('message',(msg,rinfo)=>{
    if(msg=='exit') client.close();
    console.log(`receive message from ${rinfo.address}:${rinfo.port}`);
});
client.send(`hello`,8060,'1.1.1.69');

3、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)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1.1.1.69,掩码为255.255.255.0,因此广播地址为1.1.1.255,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');
const server = dgram.createSocket('udp4');

server.on('close',()=>{
    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.setBroadcast(!0);//开启广播
    server.setTTL(128);
    server.send('大家好啊,我是服务端.',8061,'1.1.1.255');
});

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

server.bind('8060','1.1.1.69');

客户端:

const dgram = require('dgram');
const 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('socket正在监听中...');
});
client.on('message',(msg,rinfo)=>{
    console.log(`receive message from ${rinfo.address}:${rinfo.port}${msg}`);
});
client.bind(8061,'1.1.1.69');

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

server.on('close',()=>{
    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(`receive message from ${rinfo.address}:${rinfo.port}`);
});

function sendMsg(){
    server.send('大家好啊,我是服务端.',8061,multicastAddr);
}

server.bind('8060','1.1.1.69');

客户端:

const dgram = require('dgram');
const client = dgram.createSocket('udp4');
const 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正在监听中...');
    client.addMembership(multicastAddr);
});
client.on('message',(msg,rinfo)=>{
    console.log(`receive message from ${rinfo.address}:${rinfo.port}${msg}`);
});
client.bind(8061,'1.1.1.69');

另外UDP内网穿透相关的内容,大家也可自行了解一下。


posted @ 2016-12-26 17:44 SniffRose 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏
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