获取有关接收到的 UDP 消息的信息是广播还是单播

Question

大家好！

我正在开发一个 Python 模块，该模块允许使用 UDP 套接字通过本地 IP 网络发现和配置客户端设备。 我正在基于现有协议构建我的解决方案，因此它可以与现有软件一起使用，但只能使用一个端口。 因此，我无法通过为不同的消息类型使用不同的端口来解决问题。 但协议的安全性很大程度上取决于应接受或拒绝哪个请求，具体取决于请求是针对广播还是直接针对设备。

我的主要问题是：我找不到一种方法（在 Python 中）将广播消息与单播消息（在同一端口/套接字上接收）区分开来。

此外，我还在寻找适用于 Linux 和 Windows 的解决方案。 此外，在一些必须运行此服务的（嵌入式、OpenWrt）设备上，安装用 cPython 编写的模块很困难，因此我强烈倾向于只使用 Linux 端的内置资源。 我也一直在使用 Python，但如果没有帮助，我也可以使用外部工具。

我很乐意提供任何帮助或指导。 （这是我在 stackoverflow 上的第一篇文章）

Answer 1

所以我终于设法解决了我的问题。 汉密尔顿的回答非常合适，并使解决方案更接近，但正如他所提到的，它可能在 Windows 上不起作用（并且不会）。 Linux 解决方案几乎都适用于这两者，但与 Wondows 套接字有一些非常烦人的区别：

• 您不能将套接字绑定到广播地址。 （n.n.n.255 或 255.255.255.255 都不起作用）
• 您可以将套接字绑定到任播 (0.0.0.0) 或任何有效的本地地址，它将只接收单播消息。
• 如果您在绑定之前设置了 socketopt SO_BROADCAST，它也会接收单播和广播消息（而且您不会区分）。
• 如果要将多个套接字绑定到同一个端口，则必须在所有套接字上设置 socketopt SO_REUSEADDR。
• 如果您构造一个单播和一个“双播”套接字并绑定到同一个端口，那么您最终都会收到单播消息。
• 如果您使用select（在Linux 示例中由这两个套接字提供）并且它们接收到相同的单播消息，select 只在第一轮返回一个。 （这是 Windows 10 的个人实验）

我最终得到了这个解决方法：

import platform
from socket import gethostbyname, gethostname, socket, AF_INET, SOCK_DGRAM, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, SO_REUSEADDR
from select import select

PORT = 9999
myPublicIP = gethostbyname(gethostname())
platform = platform.system()

bsock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
usock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)

if platform == 'Windows':
    usock.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, 0)  # This isn't necessary
    usock.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
    bsock.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, 1)
    bsock.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
    usock.bind(('', PORT))
    bsock.bind(('', PORT))
    # empty string means anycast
elif platform == 'Linux':
    # on Linux SO_BROADCAST only affects the sending
    usock.bind((myPublicIP, PORT))
    bsock.bind(('255.255.255.255', PORT))

while True:
    # This is the tricky part
    select([bsock, usock], [], [])
    # if a bcast msg received the first select gives back only the usock instead of both
    ready = select([bsock, usock], [], [])[0]
    # the second select will give back both at the same time
    if bsock in ready and usock in ready:
        bmsg = bsock.recvfrom(1024)
        umsg = usock.recvfrom(1024)
        in_msg, in_addr = bmsg
        print("Got broadcast msg", in_msg, "from", in_addr)
        if bmsg != umsg:
            in_msg, in_addr = umsg
            print("Got unicast msg", in_msg, "from", in_addr)
    else:
        if bsock in ready:
            in_msg, in_addr = bsock.recvfrom(1024)
            print("Got broadcast msg", in_msg, "from", in_addr)
        if usock in ready:
            in_msg, in_addr = usock.recvfrom(1024)
            print("Got unicast msg", in_msg, "from", in_addr)

Answer 2

linux 有一个套接字选项（SO_PKTINFO），它实际上是理想的——它会准确报告数据报发送给谁。它的手册页说它是 linux-only。但是，windows WSARecvMsg 页面似乎表明那里也支持它。

另请参阅此答案：How to differentiate between UDP Broadcasts and Unicasts?

如果这还不够，最简单的方法是在接收端创建两个套接字。两者都可以使用相同的端口，但会绑定到不同的地址。例如，假设您的本地 IP 地址是 192.168.0.100。然后创建两个套接字：一个绑定到本地 IP，另一个绑定到广播地址。

from socket import socket, AF_INET, SOCK_DGRAM
from select import select

usock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
usock.bind(('192.168.0.100', 9999))

bsock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
bsock.bind(('255.255.255.255', 9999))

while True:
    rrdy, wrdy, xrdy = select([usock, bsock], [], [])
    if usock in rrdy:
        in_msg, in_addr = usock.recvfrom(1024)
        print("Got unicast msg", in_msg, "from", in_addr)
    if usock in rrdy:
        in_msg, in_addr = bsock.recvfrom(1024)
        print("Got broadcast msg", in_msg, "from", in_addr)

这绝对适用于 linux。我不确定它是否可以在 Windows 上运行，但可以预期它似乎是合理的。

我在这里使用select 接收来自任一套接字的消息，但如果更易于管理，您可以轻松地为其中一个端口分离一个单独的线程。