UDP单播和组播使用SO_REUSEADDR 测试结果

• UDP单播通信

一、

预置条件
A、B在同一台机器，网络中存在往A、B所在的机器的8888端口发送单播UDP数据
A:端口复用绑定在端口8888上
B:端口复用绑定在端口8888上

操作步骤:
(1)先启动A
(2)再启动B
(3)B退出

预期结果:
(1)A 正常接收数据
(2)B 正常接收数据,A收不到数据
(3)A 正常接收数据

二、

预置条件
A、B在同一台机器，网络中存在往A、B所在的机器的8888端口发送单播UDP数据
A:绑定在端口8888上
B:端口复用绑定在端口8888上

操作步骤:
(1)先启动A
(2)再启动B
(3)关闭A和B，先启动B再启动A

预期结果:
(1)A 正常接收数据
(2)B 启动失败，绑定端口失败
(3)B 启动正常，并正常接收数据，A绑定端口失败

• 组播通信

一、

预置条件
A、B在同一台机器，网络中存在往8888端口发送组播数据
A:端口复用绑定在端口8888上，并加入组播组
B:端口复用绑定在端口8888上，并加入组播组

操作步骤:
(1)先启动A
(2)再启动B

预期结果:
(1)A 正常接收数据
(2)A和B 正常接收数据

二、

预置条件
A、B在同一台机器，网络中存在两个往8888端口发送组播数据，组播地址是：224.0.0.100和224.0.0.101
A:端口复用绑定在端口8888上，并加入224.0.0.100组播组
B:端口复用绑定在端口8888上，并加入224.0.0.101组播组

操作步骤:
(1)先启动A
(2)再启动B

预期结果:
(1)A 接收到224.0.0.100组播组的组播数据，B收不到任何数据
(2)A和B 接收到224.0.0.100和224.0.0.101组播组的组播数据

三、

预置条件
A、B在同一台机器，网络中存在往8888端口发送组播数据
A:绑定在端口8888上
B:端口复用绑定在端口8888上

操作步骤:
(1)先启动A
(2)再启动B
(3)关闭A和B，先启动B再启动A

预期结果:
(1)A 正常接收数据
(2)B 启动失败，绑定端口失败
(3)B 启动正常，并正常接收数据，A绑定端口失败

• 组播和UDP单播通信

一、

预置条件
A、B、C、D在同一台机器，网络中存在往8888端口发送组播数据,同时存在往A、B、C、D所在的机器的8888端口发送单播UDP数据
A: UDP单播 端口复用绑定在端口8888上
C: 端口复用绑定在端口8888上，并加入组播组

操作步骤:
(1)先启动A
(2)再启动C
(3)C退出

预期结果:
(1)A 正常接收单播数据
(2)C 正常接收组播以及单播数据，A只能收到组播数据
(3)A 正常接收单播数据

二、

预置条件
A、B、C、D在同一台机器，网络中存在往8888端口发送组播数据,同时存在往A、B、C、D所在的机器的8888端口发送单播UDP数据
A: UDP单播 端口复用绑定在端口8888上
C: 端口复用绑定在端口8888上，并加入组播组

操作步骤:
(1)先启动C
(2)再启动A
(3) 
1.先退出C
2.先退出A

预期结果:
(1)C 正常接收组播数据
(2)A 正常接收组播以及单播数据，C正常收到组播数据
(3)1. A正常接收单播数据  2.C 正常接收单播以及组播数据

代码：

组播multicast_recv.c:

/*
 * *multicast_recv.c
 * */
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#define MCAST_PORT 8888
#define MCAST_ADDR "224.0.0.100"     /*一个局部连接多播地址，路由器不进行转发*/
#define LOCAL_ADDR "192.168.50.21"     /*本机网卡地址*/
#define MCAST_INTERVAL 5             /*发送间隔时间*/
#define BUFF_SIZE 256                /*接收缓冲区大小*/
int main(int argc, char*argv[])
{
    struct sockaddr_in local_addr;              /*本地地址*/

    int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);     /*建立套接字*/
    if (fd == -1)
    {
        perror("socket()");
        exit(1);
    }  

    int yes = 1;
    if (setsockopt(fd,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&yes,sizeof(yes)) < 0)
    {
        perror("Reusing ADDR failed");
        exit(1);
    }

    /*初始化本地地址*/
    memset(&local_addr, 0, sizeof(local_addr));
    local_addr.sin_family = AF_INET;
    local_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    local_addr.sin_port = htons(MCAST_PORT);

    /*绑定socket*/
    int err = bind(fd,(struct sockaddr*)&local_addr, sizeof(local_addr)) ;
    if(err < 0)
    {
        perror("bind()");
        exit(1);
    }

    /*设置回环许可*/
    int loop = 1;
    err = setsockopt(fd,IPPROTO_IP, IP_MULTICAST_LOOP,&loop, sizeof(loop));
    if(err < 0)
    {
        perror("setsockopt():IP_MULTICAST_LOOP");
        exit(1);
    }

    /*加入多播组*/
    struct ip_mreq mreq;
    mreq.imr_multiaddr.s_addr = inet_addr(MCAST_ADDR); /*多播地址*/
    mreq.imr_interface.s_addr = htonl(INADDR_ANY); /*本地网络接口为默认*/

    /*将本机加入多播组*/
    err = setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof(mreq));
    if (err < 0)
    {
        perror("setsockopt():IP_ADD_MEMBERSHIP");
        exit(1);
    }

    int times = 0;
    int addr_len = sizeof(local_addr);
    char buff[BUFF_SIZE];
    int n = 0;

    /*循环接收多播组的消息，5次后退出*/
    while(1)
    {
        memset(buff, 0, BUFF_SIZE);                 /*清空接收缓冲区*/

        /*接收数据*/
        n = recvfrom(fd, buff, BUFF_SIZE, 0,(struct sockaddr*)&local_addr,&addr_len);
        if( n== -1)
        {
            perror("recvfrom()");
        }
                                                    /*打印信息*/
        printf("Recv %dst message from server:%s\n", ++times, buff);
    }

    /*退出多播组*/
    err = setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_DROP_MEMBERSHIP,&mreq, sizeof(mreq));

    close(fd);
    return 0;
}

组播multicast_send.c:

/*
 * *broadcast_server.c - 多播服务程序
 * */
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <time.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#define MCAST_PORT 8888
#define MCAST_ADDR "224.0.0.100"    /*一个局部连接多播地址，路由器不进行转发*/
#define MCAST_DATA "BROADCAST TEST DATA"            /*多播发送的数据*/
#define MCAST_INTERVAL 1                            /*发送间隔时间*/
int main(int argc, char*argv)
{
    struct sockaddr_in mcast_addr;
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);         /*建立套接字*/
    if (fd == -1)
    {
        perror("socket()");
        exit(1);
    }

    memset(&mcast_addr, 0, sizeof(mcast_addr));/*初始化IP多播地址为0*/
    mcast_addr.sin_family = AF_INET;                /*设置协议族类行为AF*/
    mcast_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(MCAST_ADDR);/*设置多播IP地址*/
    mcast_addr.sin_port = htons(MCAST_PORT);        /*设置多播端口*/

    /*向多播地址发送数据*/
    while(1)
    {
        int n = sendto(fd,MCAST_DATA,sizeof(MCAST_DATA),0,(struct sockaddr*)&mcast_addr,sizeof(mcast_addr)) ;
        if( n < 0)
        {
            perror("sendto()");
            exit(1);
        }
        sleep(MCAST_INTERVAL);                          /*等待一段时间*/
    }

    return 0;
}

单播udp_recv.c:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<errno.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<netinet/in.h>
#include<string.h>
#define MCAST_PORT 8888
#define LOCAL_ADDR "192.168.50.21"     /*本机网卡地址*/

#define ERR_EXIT(m) \
    do { \
        perror(m); \
        exit(EXIT_FAILURE); \
    } while (0)

void echo_ser(int sock)
{
    char recvbuf[1024] = {0};
    struct sockaddr_in peeraddr;
    socklen_t peerlen;
	int i = 0;

    while (1)
    {

        peerlen = sizeof(peeraddr);
        memset(recvbuf, 0, sizeof(recvbuf));
        int n = recvfrom(sock, recvbuf, sizeof(recvbuf), 0,
                     (struct sockaddr *)&peeraddr, &peerlen);
        if (n == -1)
        {
            if (errno == EINTR)
                continue;

            ERR_EXIT("recvfrom error");
        }
        else if(n > 0)
        {
            printf("==>(%d)-%s\n",++i,recvbuf);
        }
    }
    close(sock);
}

int main(void)
{
    int sock;
    if ((sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0)
        ERR_EXIT("socket error");

    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(MCAST_PORT);
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

    int yes = 1;
    if (setsockopt(sock,SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,&yes,sizeof(yes)) < 0)
    {
        perror("Reusing ADDR failed");
        exit(1);
    }

    if (bind(sock, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0)
        ERR_EXIT("bind error");

    echo_ser(sock);

    return 0;
}

单播udp_send.c:

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>
#define MCAST_PORT 8888
#define LOCAL_ADDR "192.168.50.21"     /*本机网卡地址*/
#define UDP_DATA "UDP TEST DATA"            /*UDP发送的数据*/
#define UDP_INTERVAL 1                            /*发送间隔时间*/

#define ERR_EXIT(m) \
        do \
        { \
                perror(m); \
                exit(EXIT_FAILURE); \
        } while(0)

void echo_cli(int sock)
{
    struct sockaddr_in servaddr;
    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(MCAST_PORT);
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(LOCAL_ADDR);

    while (1)
    {
        int ret = sendto(sock, UDP_DATA, strlen(UDP_DATA), 0, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr));
        if( ret < 0)
        {
            perror("sendto()");
            exit(1);
        }
        sleep(UDP_INTERVAL);                          /*等待一段时间*/
    }

    close(sock);
}

int main(void)
{
    int sock;
    if ((sock = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0)
        ERR_EXIT("socket");

    echo_cli(sock);

    return 0;
}

结论：

1、UDP单播或者组播端口复用，想要成功，必须第一次创建socket的时候也要设置端口复用，第二次复用才能成功。

2、UDP单播使用端口复用，会导致UDP数据总是被第二次启动的socket接收到，第一次启动的socket总是接收到，除非第二次启动的socke退出。

3、两个组播接收者在同一个端口使用端口复用，都能接收到组播数据。

4、UDP单播先启动，组播使用端口复用后启动，将导致UDP单播和组播数据都被后启动的接收者收到，而先启动的UDP单播接收者收不到以前的单播数据，反而能够收到组播数据。

5、两个socket绑定在同一个端口，加入不同的组播组，最终导致两个socket能够收到两个不同组播组发送的数据。