在C#中实现局域网中不在同一子网的两个机器双向UDP组播

需求描述

在设备搜索相关的协议中，UDP被广泛使用，当不知道对方真实IP地址，并且可能两台机器不在同一个子网下，此时就不能直接使用UDP通讯，换句话说，不在相同子网下的两台机器（例如如子网掩码为255.255.255.0，机器A：192.168.11.11，机器B：192.168.1.101），普通的TCP或UDP发送都无法直接到达对方，此时就需要使用UDP的组播模式。接下来就介绍一下在C#中双向组播的实现。

实现代码

Server端

使用UDP组播，并没有服务端和客户端之分，只是在具体应用中，根据应用具体的逻辑，可以将一端的业务逻辑划分为服务端，另一端为客户端。因此，这里Server端的代码如下：

    Socket udpServerSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
    udpServerSocket.ReceiveTimeout = 1000;
    udpServerSocket.MulticastLoopback = false;  //禁用本地组播回环，否则自己发送的组播消息自己也会收到，形成死循环
    udpServerSocket.SetSocketOption(SocketOptionLevel.IP, SocketOptionName.AddMembership,   //加入组播
                                                            new MulticastOption(IPAddress.Parse("224.0.0.22"), IPAddress.Any));

    udpServerSocket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Any, 18000));
            
    byte[] buf = new byte[1024];
            
    while (true)
    {
        EndPoint endpoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
        int recvCount = udpServerSocket.ReceiveFrom(buf, ref endpoint);
        Console.WriteLine("Receive {0} bytes from {1}.", recvCount, endpoint);
        Console.WriteLine("Receive message: {0}", Encoding.Default.GetString(buf));
        
        var txEdp = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("224.0.0.22"), 18000);
        udpServerSocket.SendTo(Encoding.Default.GetBytes("Hi!"), txEdp);
       Console.WriteLine("Send \"Hi!\" to {0}.", txEdp);
    }

Client端

客户端的代码如下：

    Socket UDPSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
    UDPSocket.ReceiveTimeout = 10000;
    UDPSocket.ExclusiveAddressUse = false;
    UDPSocket.MulticastLoopback = false;
    UDPSocket.SetSocketOption(SocketOptionLevel.Socket, SocketOptionName.ReuseAddress, true);
    UDPSocket.Bind(new IPEndPoint(IPAddress.Any, 18000));
    UDPSocket.SetSocketOption(SocketOptionLevel.IP, SocketOptionName.AddMembership, new MulticastOption(IPAddress.Parse("224.0.0.22")));

    var txEdp = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("224.0.0.22"), 18000);
    byte[] buf = new byte[1024];
    while (true)
    {
        UDPSocket.SendTo(Encoding.Default.GetBytes("Hello!"), txEdp);
        Console.WriteLine("Send \"Hello!\" to {0}.", txEdp);

        EndPoint endpoint = new IPEndPoint(IPAddress.Any, 0);
        int recvCount = UDPSocket.ReceiveFrom(buf, ref endpoint);

        Console.WriteLine("Receive {0} bytes from {1}.", recvCount, endpoint);
        Console.WriteLine("Receive message: {0}", Encoding.Default.GetString(buf));
        Thread.Sleep(1000);
    }

运行结果

运行环境：
机器A：Ubuntu虚拟机，桥接网卡，IP地址为静态指定：192.168.11.11
机器B：Windows的机器，与机器A桥接网卡连接同一交换机，IP机制为动态获取：192.168.1.101
以上两个机器，如果是简单的TCP或UDP是无法通讯的，使用以上示例代码运行结果如下：

服务端：

Receive 6 bytes from 192.168.1.101:18061.
Receive message: Hello!
Send "Hi!" to 224.0.0.22:18000.

客户端：

Send "Hello!" to 224.0.0.61:18000.
Receive 3 bytes from 192.168.11.11:18000.
Receive message: Hi! 
......

从运行结果可以看到，机器A和机器B可以正常实现双向通讯。

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