Linux 上的 Java：在绑定的本地地址上监听广播消息答案

【问题标题】：Java on Linux: Listening to broadcast messages on a bound local addressLinux 上的 Java：在绑定的本地地址上监听广播消息
【发布时间】：2009-05-07 17:21:50
【问题描述】：

我有一个有点奇怪的要求，即能够在 Linux 机器上监听来自 Java 的多个网络接口，并确定其中一个是否接收到某种类型的 UDP 数据包。我需要的输出数据是相关接口的 IP 地址。有没有办法在Java中做到这一点？

监听通配符地址 (new DatagramSocket(port)) 并没有帮助，因为虽然我确实收到了广播数据包，但我无法确定它们通过的接口的本地 IP 地址。在绑定到某个接口（new DatagramSocket(port, address)）时收听广播根本不会收到数据包。这个案例值得一个代码示例来展示我正在尝试做的事情：

Enumeration interfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
while (interfaces.hasMoreElements()) {
  NetworkInterface ni = (NetworkInterface) interfaces.nextElement();
  Enumeration addresses = ni.getInetAddresses(); 
  while (addresses.hasMoreElements()) { 
    InetAddress address = (InetAddress)addresses.nextElement();
    if (address.isLoopbackAddress() || address instanceof Inet6Address) 
      continue; //Not interested in loopback or ipv6 this time, thanks
    DatagramSocket socket = new DatagramSocket(PORT, address);
     //Try to read the broadcast messages from socket here
  }
}

我还尝试使用基于接口真实IP开头构造的广播地址初始化套接字，其余根据正确的网络掩码：

byte [] mask = { (byte)255, 0, 0, 0 };
byte[] addrBytes = InetAddress.getByName("126.5.6.7").getAddress();
for (int i=0; i < 4; i++) {
  addrBytes[i] |= ((byte)0xFF) ^ mask[i];
}
InetAddress bcastAddr = InetAddress.getByAddress(addrBytes);

这只是在构造 DatagramSocket 时抛出一个 BindException。

编辑： BindException (java.net.BindException: Cannot assign requested address) from call DatagramSocket's constructor with a broadcast-address (eg 126.255.255.255) only come with the latest Ubuntu 9.04 (probable not Ubuntu，但内核版本特定问题）。在 Ubuntu 8.10 以及我正在处理的 Red Hat 版本 (RHEL 4.x) 上都可以。

显然在绑定到某个本地 IP 时没有接收到数据包是correct behaviour，尽管在 Windows 中这是有效的。我需要让它在 Linux（RHEL 和 Ubuntu）上运行。对于低级 C 代码，有一种解决方法 setsockopt(SO_BINDTODEVICE)，我在 Java-API 中找不到它。 This 并没有让我充满乐观:-)

【问题讨论】：

这个bug好像10年没修了！！疯狂的！ :D

标签： java linux networking udp broadcast

【解决方案1】：

这最终是一个 IPV6 Linux 内核问题。通常我禁用了 IPV6，因为它会引起各种头痛。然而，在 Ubuntu 9.04 中，禁用 IPV6 非常困难，以至于我放弃了，这让我很苦恼。

要收听来自某个接口的广播消息，我将首先创建接口 IP 地址的“广播版本”：

byte [] mask = { (byte)255, 0, 0, 0 };
byte[] addrBytes = InetAddress.getByName("126.5.6.7").getAddress();
for (int i=0; i < 4; i++) {
  addrBytes[i] |= ((byte)0xFF) ^ mask[i];
}
InetAddress bcastAddr = InetAddress.getByAddress(addrBytes);

当然，如果许多接口的 IP 以相同的网络部分开头，这并不能真正将我绑定到某个接口，但对我来说，这个解决方案就足够了。

然后我使用该地址（和所需的端口）创建数据报套接字，并且它可以工作。但并非没有将以下系统属性传递给 JVM：

-Djava.net.preferIPv6Addresses=false -Djava.net.preferIPv4Stack=true

我不知道 IPV6 是如何设法中断收听广播的，但确实如此，并且上述参数修复了它。

【讨论】：

【解决方案2】：

要重申您的问题，您需要确定在哪个接口上接收到广播 UDP 数据包。

如果您绑定到通配符地址，您会收到广播，但无法确定收到数据包的网络地址。
如果您绑定到特定接口，则您知道您正在接收哪个接口地址，但不再接收广播（至少在 Linux TCP/IP 堆栈上）。

正如其他人所提到的，有用于 Java 的第三方原始套接字库，例如 RockSaw 或 Jpcap，它们可以帮助您确定实际接口的地址。

【讨论】：

谢谢，我会检查一下这些库，看看它们的可移植性如何。我想要的只是在 winunix 之间复制二进制文件，不用担心。

【解决方案3】：

不确定这是否有帮助，但我知道要获取所有网络接口的列表：

Enumeration<NetworkInterface> e = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();

也许你可以单独绑定到每一个？

刚刚找到了一些关于 getNetworkInterfaces() 用法的好例子。

http://www.javadocexamples.com/java/net/NetworkInterface/getNetworkInterfaces().html

【讨论】：

循环通过接口/地址正是我正在做的，但问题是我无法收听广播消息。我没有得到任何地址，只有当我使用带有普通端口参数的构造函数（使用“通配符地址”）创建 DatagramSocket 时。

【解决方案4】：

据我所知，唯一的方法是使用

IP_RECVDSTADDR

套接字选项。此选项应该确保在绑定到通配符地址时，数据包进入的接口的 dst 地址可用。所以我认为它也应该适用于广播。

这是我从网上找到的一个 C 示例：

How to get UDP destination address on incoming packets

我会阅读recvmsg，然后尝试找出这个接口在 Java 中是否可用。

编辑：

我刚刚意识到，如果 Java 支持它，您可能还有一个选择。您可能仍需要IP_RECVDSTADDR 套接字选项（不确定），但您可以使用原始套接字并从 IP 标头获取目标地址，而不是使用 recvmsg。

使用SOCK_RAW 打开您的套接字，您将在每条消息的开头获得完整的 IP 标头，包括源地址和目标地址。

这是一个在 Linux 上使用带有原始套接字的 C UDP 的示例：

Advanced TCP/IP - THE RAW SOCKET PROGRAM EXAMPLES

如果这种方法在 Java 中也不起作用，我会感到惊讶。

编辑2

还有一个想法。您是否有不能使用多播的原因或您选择多播广播的特定原因？据我了解，对于多播，您总是知道接收数据包的接口，因为您在加入多播组时总是绑定到特定的接口（尤其是在 IP4 中，您通过其中一个 IP 地址绑定到接口）。

【讨论】：

看起来它可能有一天会出现在 Java 7 中。
我刚刚意识到，如果 Java 支持它，您可能还有一个选择。看看我的编辑。
使用来自 Java 的原始套接字需要本机代码和 JNI 或 JNA 调用。我不想去那里，因为它很麻烦。我宁愿退回到我的计划 B，即静态配置要使用的接口。它存在可用性问题，但优于原生代码选项。
还有一个想法。您是否有不能使用多播的原因或您选择多播广播的特定原因？据我了解，对于多播，您总是知道接收数据包的接口，因为您在加入多播组时总是绑定到特定的接口（尤其是在 IP4 中，您通过其中一个 IP 地址绑定到接口）。
我没有选择广播，这是一个大约 20 年前定义的古老协议，我们在现场部署的产品大量使用它。

【解决方案5】：

无法发表评论，因此请将其添加为答案。

这很有趣。虽然很好奇你为什么这样做

byte[] addrBytes = InetAddress.getByName("126.5.6.7").getAddress();

而不仅仅是

byte[] addrBytes = {126, 5, 6, 7);

还是接口地址以字符串的形式提供给你？

【讨论】：

没有任何理由：你是对的，只是枚举数组中的字节更优雅。