java (多网卡环境下)发送组播广播(multicast/broadcast)失败问题

布满荆棘的人生 2022-12-03 09:40 177阅读 0赞

java发送组播或广播包并不复杂网上有很多文章，比如下面的两篇:  
[《Java实现组播(multicast)简单例子》][Java_multicast]  
[《Java 网络编程案例：使用 MulticastSocket 实现多点广播》][Java _ MulticastSocket]  
这些例子都大同小异，拿来就可以用，我刚开始使用组播/广播时就是这样抄个例子，编译，运行，收到消息—完美

但是，当我们的项目在开始运行时，发现问题来了：有时会收不到某台主机发送的组播包，开始以为是路由器或交换阻止组播包通过，就改为广播.改为广播后，发现问题依然存在.  
经过反复测试,发现了规律，当电脑上有多块网卡(虚拟网卡也算)时，就有可能无法发出组播包数据，但自己可以收到自己发送的组播/广播包。  
哇哦，原来与多网卡环境有关。有了这个规律，再去百度发现不少关于多网卡环境下发送组播/广播包问题的文章，比如这个  
[《解决多网卡环境下使用特定网卡广播UDP消息的问题》][UDP]  
这篇文章开头的内容就给出了解决办法,如下图：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0LzEwa20_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
看了第一条我就明白了。这是最重要的。  
一般情况下，我们向一个IP地址发送数据，我们并不需要指定用哪块网卡发送，因为目标地址明确，底层网卡驱动会帮我们选择合适的网卡发送数据，  
但广播或组播就不同，广播或组播地址不是一个指向单一主机的地址，在没有明确的目标指向性的情况下，底层网卡驱动会选择找到第一块网卡做为默认网卡发送数据。如果这时这个默认网卡是一个虚拟网卡(比如我的电脑上装了虚拟机就有一块虚拟网卡)，那么发送组播数据就没有真的通过物理网卡发出。而只能被自己接收到。因为这个原因，对于多网卡环境下，发送广播或组播包就必须要指定用哪块网卡发送。

所以我的解决办法就是：遍历所有物理网卡，在每一块网卡上都把组播或广播数据发送一遍，接收组播包时将要明确将每一块物理网卡加入到组播地址中。  
下面是我的实现代码片段：

发送组播或广播：

/**
    	 * 向指定的组播或广播地址和端口发送组播数据
    	 * @param group 组播或广播地址
    	 * @param port 端口
    	 * @param message 发送的数据
    	 * @param ttl  time-to-live for multicast packets 
    	 * @param nic 指定发送数据的网卡
    	 * @throws IOException
    	 */
    	public static void sendMulticast(InetAddress group,int port,byte[] message, Integer ttl,NetworkInterface nic) throws IOException{
        
    		checkArgument(null != group,"group is null");
    		// 如果地址不是组播或广播地址则抛出异常
    		checkArgument(group.isMulticastAddress() || isBroadcast(group),"group %s is not a multicast or broadcast address",group);
    		checkArgument(message != null && message.length > 0,"message is null or empty");
    		checkArgument(null != nic,"nic is null");
    		// 获取网卡的绑定的所有IP地址枚举对象
    		Enumeration<InetAddress> nifAddresses = nic.getInetAddresses();
    		if(!nifAddresses.hasMoreElements()){
        
    			System.out.printf("NOT ADDRESS ON %s\n",nic.toString());
    			return;
    		}
    		// 从网卡上绑定的IP地址创建的InetSocketAddress 对象
    		InetSocketAddress inetAddr= new InetSocketAddress(nifAddresses.nextElement(),0);
    
    		DatagramSocket ds = null;
    		try {
        
    			if(group.isMulticastAddress()){
        
    				// MulticastSocket 绑定到指定的网卡
    				@SuppressWarnings("resource")
    				MulticastSocket ms =  new MulticastSocket(inetAddr);
    				if(ttl != null){
        
    					ms.setTimeToLive(ttl);
    				}
    				ds = ms;
    			}else{
        
    				// DatagramSocket绑定到指定的网卡
    				ds = new DatagramSocket(inetAddr);
    				ds.setBroadcast(true);
    			}
    			
    			ds.send(new DatagramPacket(message, message.length,group,port));
    		} finally {
        
    			if(ds != null){
        
    				ds.close();
    			}
    		}
    	}
    	/**
    	 * 向指定的组播或广播地址和端口发送组播数据
    	 * @param group 组播或广播地址
    	 * @param port 端口
    	 * @param message 发送的数据
    	 * @param ttl  time-to-live for multicast packets 
    	 * @throws IOException
    	 */
    	public static void sendMulticast(InetAddress group,int port,byte[] message, Integer ttl) throws IOException{
        
    		checkArgument(null != group,"group is null");
    		// 如果地址不是组播或广播地址则抛出异常
    		checkArgument(group.isMulticastAddress() || isBroadcast(group),"group %s is not a multicast or broadcast address",group);
    		checkArgument(message != null && message.length > 0,"message is null or empty");
    		// 遍历所有物理网卡，将数据在每个网卡上发送一次
    		for(NetworkInterface nic:getNICs(Filter.UP,Filter.PHYICAL_ONLY)){
        
    			sendMulticast(group,port,message,ttl,nic);
    		}
    	}
    	/**
    	 * 判断一个地址是否为广播地址(255.255.255.255)
    	 * @param addr
    	 * @return
    	 */
    	public static boolean isBroadcast(InetAddress addr){
        
    		return addr.getHostAddress().equals("255.255.255.255");
    	}

接收广播或组播包代码片段

/**
    	 * socket初始化
    	 * @return 当前对象
    	 * @throws IOException 创建组播对象({@link MulticastSocket})时出错
    	 */
    	public MultiCastDispatcher init() throws IOException{
        
    		if(null == datagramSocket){
        
    			if(NetworkUtil.isBroadcast(group)){
        
    				datagramSocket = new DatagramSocket(port);
    				datagramSocket.setBroadcast(true);
    			}else{
        
    				MulticastSocket multicastSocket = new MulticastSocket(port);
    				// 遍历所有物理网卡，对每块网卡执行joinGroup
    				for(NetworkInterface nic:NetworkUtil.getNICs(Filter.UP,Filter.PHYICAL_ONLY)){
        
    					InetSocketAddress inetAddr= new InetSocketAddress(group,0);
    					multicastSocket.joinGroup(inetAddr,nic);
    				}
    				this.datagramSocket = multicastSocket;
    			}
    		}
    		return this;
    	}
    	/**
    	 * 循环接收group,port指定的组播地址发送的数据并交给{@link #processor}处理
    	 */
    	@Override
    	public void run() {
        
    		stopListener = Boolean.FALSE;
    		DatagramPacket packet = new DatagramPacket(message, message.length);
    		try {
        
    			while(!Boolean.TRUE .equals(stopListener)){
        
    				try {
        
    					checkArgument(datagramSocket != null,"multicastSocket is uninitizlied");
    					datagramSocket.receive(packet);
    					byte[] recevied = new byte[packet.getLength()];
    					System.arraycopy(message, 0, recevied, 0, packet.getLength());
    					// 处理收到的广播/组播数据
    					if(!processor.apply(recevied)){
        
    						break;
    					}
    				} catch (Exception e) {
        
    					if(!onerr.apply(e)){
        
    						break;
    					}
    				}
    			}
    		} finally {
        
    			try {
        
    				if(datagramSocket instanceof MulticastSocket){
        
    					// 遍历所有物理网卡，对每块网卡执行leaveGroup
    					for(NetworkInterface nic:NetworkUtil.getNICs(Filter.UP,Filter.PHYICAL_ONLY)){
        
    						InetSocketAddress inetAddr= new InetSocketAddress(group,0);
    						((MulticastSocket) datagramSocket).leaveGroup(inetAddr,nic);
    					}
    				}
    			} catch (IOException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    			datagramSocket.close();
    			datagramSocket = null;
    			stopListener = null;
    		}				
    	}

上面代码都只是示例片段，完整代码参见我的码云GIT仓库:  
发送组播/广播的完整实现方法 `net.gdface.utils.NetworkUtil.sendMulticast(InetAddress group, int port, byte[] message, Integer ttl)`  
[https://gitee.com/l0km/common-java/blob/master/common-base2/src/main/java/net/gdface/utils/NetworkUtil.java][https_gitee.com_l0km_common-java_blob_master_common-base2_src_main_java_net_gdface_utils_NetworkUtil.java]  
接收组播/广播的完整实现类 MultiCastDispatcher  
[https://gitee.com/l0km/common-java/blob/master/common-base2/src/main/java/net/gdface/utils/MultiCastDispatcher.java][https_gitee.com_l0km_common-java_blob_master_common-base2_src_main_java_net_gdface_utils_MultiCastDispatcher.java]

[Java_multicast]: https://blog.csdn.net/u011943534/article/details/88092181
[Java _ MulticastSocket]: https://www.cnblogs.com/niujifei/p/12292021.html
[UDP]: https://blog.csdn.net/skysky97/article/details/82750488
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0LzEwa20_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/883cc8f648e542aca370b077df703508.png
[https_gitee.com_l0km_common-java_blob_master_common-base2_src_main_java_net_gdface_utils_NetworkUtil.java]: https://gitee.com/l0km/common-java/blob/master/common-base2/src/main/java/net/gdface/utils/NetworkUtil.java
[https_gitee.com_l0km_common-java_blob_master_common-base2_src_main_java_net_gdface_utils_MultiCastDispatcher.java]: https://gitee.com/l0km/common-java/blob/master/common-base2/src/main/java/net/gdface/utils/MultiCastDispatcher.java