C言語-ソケットプログラミング_ブロードキャスト送信

ブロードキャストについて

ブロードキャスト（broadcast）

ブロードキャストとは、ネットワークに接続する全ての機器に対して、同時にデータを送信する通信方法です。

送信側は、各機器それぞれに同じデータを送信するのではなく、ブロードキャストアドレスを宛先指定して一度だけ送信します。

受信側（指定範囲に存在する全ての機器）は、通信を自分宛てとみなして受信します。

リミテッド・ブロードキャストアドレス (limited broadcast address)

IPアドレス全てが「1」のIPアドレス、表記上は「255.255.255.255」のアドレスです。

現在の自身が接続しているネットワーク上にある全てのコンピュータを示します。

そこに送信すれば、自分が所属するネットワーク内の全てのコンピュータに届けることができるIPアドレスです。

（一般的にブロードキャストアドレスといえば、リミテッド・ブロードキャストアドレスを意味指します。）

ディレクテッド・ブロードキャストアドレス（directed broadcast address）

指定したネットワークに所属するすべてのホストに対して通信したい時に使用するアドレスです。

例えば、ネットワークアドレスが192.168.24.0でホストアドレスが下位8ビットの場合、ブロードキャストアドレスは「192.168.24.255」になります。

ルータを越えた他のネットワークを指定することで、ルータを越えたネットワークにブロードキャストを運ぶことができます。

UDPブロードキャスト

プログラム説明

ブロードキャスト送信側は、UDPクライアント処理となります。

送信先IPアドレスにブロードキャストアドレスを指定したソケットに対して、送信を行います。

setsockopt()でブロードキャスト機能を設定します。

下記は、５秒に一回ずつブロードキャストを行う送信例です。

プログラム


#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <errno.h>

/*
 *  ブロードキャスト情報
 */
struct broadcast_info {
    unsigned short port;     /* ポート番号 */
    char *ipaddr;            /* IPアドレス */
    char *msg;               /* 送信メッセージ */
    unsigned int msg_len;    /* メッセージ長 */

    int sd;                  /* ソケットディスクリプタ */
    struct sockaddr_in addr; /* ブロードキャストのアドレス構造体 */
    int permission;          /* ブロードキャストの許可設定 */
};
typedef struct broadcast_info bc_info_t;

/*!
 * @brief      ソケットの初期化
 * @param[in]  info   ブロードキャスト情報
 * @param[out] errmsg エラーメッセージ格納先
 * @return     成功ならば0、失敗ならば-1を返す。
 */
static int
socket_initialize(bc_info_t *info, char *errmsg)
{
    int rc = 0;

    /* ソケットの生成 : UDPを指定する */
    info->sd = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
    if(info->sd < 0){
        sprintf(errmsg, "(line:%d) %s", __LINE__, strerror(errno));
        return(-1);
    }

    /* ブロードキャスト機能を有効にする */
    rc = setsockopt(info->sd, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST,
                    (void *)&(info->permission), sizeof(info->permission));
    if(rc != 0){
        sprintf(errmsg, "(line:%d) %s", __LINE__, strerror(errno));
        return(-1);
    }

    /* ブロードキャストのアドレス構造体を作成する */
    info->addr.sin_family = AF_INET;
    info->addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(info->ipaddr);
    info->addr.sin_port = htons(info->port);

    return(0);
}

/*!
 * @brief      ソケットの終期化
 * @param[in]  info   ブロードキャスト情報
 * @return     成功ならば0、失敗ならば-1を返す。
 */
static void
socket_finalize(bc_info_t *info)
{
    /* ソケット破棄 */
    if(info->sd != 0) close(info->sd);

    return;
}

/*!
 * @brief      ブロードキャストを送信する
 * @param[in]  info   ブロードキャスト情報
 * @param[out] errmsg エラーメッセージ格納先
 * @return     成功ならば0、失敗ならば-1を返す。
 */
static int
broadcast_sendmsg(bc_info_t *info, char *errmsg)
{
    int sendmsg_len = 0;

    /* ブロードキャストを送信し続ける */
    while(1){
        sendmsg_len = sendto(info->sd, info->msg, info->msg_len, 0,
                             (struct sockaddr *)&(info->addr),
                              sizeof(info->addr));
        if(sendmsg_len != info->msg_len){
            sprintf(errmsg, "invalid msg is sent.(%s)",
                     __LINE__, strerror(errno));
            return(-1);
        }

        /* 5秒に一回送信する */
        sleep(5);
    }

    return(0);
}

/*!
 * @brief      ブロードキャストを送信する
 * @param[in]  info   ブロードキャスト情報
 * @param[out] errmsg エラーメッセージ格納先
 * @return     成功ならば0、失敗ならば-1を返す。
 */
static int
broadcast_sender(bc_info_t *info, char *errmsg)
{
    int rc = 0;

    /* ソケットの初期化 */
    rc = socket_initialize(info, errmsg);
    if(rc != 0) return(-1);

    /* ブロードキャストを送信する */
    rc = broadcast_sendmsg(info, errmsg);

    /* ソケットの終期化 */
    socket_finalize(info);

    return(0);
}

/*!
 * @brief      初期化処理。IPアドレスとポート番号を設定する。
 * @param[in]  argc   コマンドライン引数の数
 * @param[in]  argv   コマンドライン引数
 * @param[out] info   ブロードキャスト情報
 * @param[out] errmsg エラーメッセージ格納先
 * @return     成功ならば0、失敗ならば-1を返す。
 */
static int
initialize(int argc, char *argv[], bc_info_t *info, char *errmsg)
{
    if(argc != 4){
        sprintf(errmsg, "Usage: %s <ip-addr> <port> <msg>", argv[0]);
        return(-1);
    }

    memset(info, 0, sizeof(bc_info_t));
    info->ipaddr     = argv[1];
    info->port       = atoi(argv[2]);
    info->msg        = argv[3];
    info->msg_len    = strlen(argv[3]);
    info->permission = 1;

    return(0);
}

/*!
 * @brief   main routine
 * @return  成功ならば0、失敗ならば-1を返す。
 */
int
main(int argc, char *argv[])
{
    int rc = 0;
    bc_info_t info = {0};
    char errmsg[BUFSIZ];

    rc = initialize(argc, argv, &info, errmsg);
    if(rc != 0){
        fprintf(stderr, "Error: %s\n", errmsg);
        return(-1);
    }

    rc = broadcast_sender(&info, errmsg);
    if(rc != 0){
        fprintf(stderr, "Error: %s\n", errmsg);
        return(-1);
    }

    return(0);
}