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通过UDP建立TCP连接

IP云
IP云V管理员/1 阅读
09/29
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解释

通过UDP广播查询服务器的IP地址，然后再建立TCP点对点连接。

应用场景

在服务器IP未知时，并且已知服务器与客户端明确在一个局域网或者允许组播的子网下。
通过UDP发现服务器地址然后再进行TCP连接。
（PS:万维网很多路由器对组播进行了限制，所以不能通过UDP报文在万维网上进行服务器查询）

主要问题

Android真机和模拟器对组播处理不同
Android不同系统版本对组播处理不同
不同网络对组播有限制，如部分路由网络限制UDP报文

简单实现

传统组播方式，通过255.255.255.255地址全转发。
客户端收到报文后进行相应check，然后通过UDP报文数据获取服务器的IP地址。
然后通过IP地址连接。
PS：
会有点问题、比如在Android 5.0.1真机（鄙人的手机）上无法接收255.255.255.255组播报文。
也有可能是被路由器过滤掉了，但是在模拟器上一切正常。
后续给出真机上的解决方案

服务器广播Hello报文代码：

private class BoadrcastDispense implements Runnable { @Override
public void run() {
try {
if (UDPSocket == null) {
UDPSocket = new DatagramSocket(udpPortServer);
}
} catch (SocketException e1) {
}
while (!UDPSocket.isClosed() && flag) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
// send message
String str = "Hello Client";
byte backData[] = str.getBytes();
DatagramPacket backPacket = new DatagramPacket(backData,
backData.length,
InetAddress.getByName("255.255.255.255"),
udpPortClient);
UDPSocket.send(backPacket);
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} }

 

客户端接收Hello报文代码

public static boolean searchServer() {
try {
// receive packet
if (udpSocket == null) {
udpSocket = new DatagramSocket(udpPortClient);
udpSocket.setSoTimeout(5000);
}
byte receiveData[] = new byte[bufferSize];
DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(receiveData,
receiveData.length);
udpSocket.receive(receivePacket);
String recieveStr = new String(receivePacket.getData(),
receivePacket.getOffset(), receivePacket.getLength());
System.out.println("服务器IP地址："
+ receivePacket.getAddress().getHostAddress());
System.out.println("接收到服务器反馈：" + recieveStr);
if (recieveStr.equalsIgnoreCase("Hello Client")) {
serverIP = receivePacket.getAddress().getHostAddress();
System.out.println("连接到服务器成功");
return true;
}
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("连接到服务器失败");
return false; }

在模拟器上进行调试时，上面代码就已经足够了。
但是在真机上运行时，发现一直阻塞在receive那里。
各种 百度 + Google ，依然无果，并且发现很多人都遇到过这个问题。
有三个可能的原因:

  1. 省电？？？

    Android部分机型为了省电，关闭了wlan的组播功能，但是可以通过代码开启。

WifiManager manager = (WifiManager) getSystemService(Context.WIFI_SERVICE);
WifiManager.MulticastLock lock = manager.createMulticastLock("test wifi");
lock.acquire();
// 要执行的组播操作，如receive等
lock.release();

但经过尝试，并非这个原因导致。

2.路由or网络设备屏蔽掉了255报文

WIFI网络屏蔽掉了255.255.255.255的组播报文
但是通过反向发送255报文（Android向PC发，发现PC可以收到）可以成功。
所以排除了这个原因。
PS：
这个原因在其他地方还是很有可能的，很多路由器为了防止广播风暴，都默认屏蔽了255组播，或者限制了组播数量。
比如华为的设备默认限制为30%，丢包率可想而知

3.子网域无法向外发送广播

这个就比较理论化了。
说的是家里的路由器的IP地址是192.168.0.1的地址，而192.168.x.x属于内网域，无法向外广播啥的....
计算机网络没学好，暂时不考虑这个原因

改进实现

由于各种搜索无果，决定换一种思路尝试，受到在尝试过程中可以通过Android向PC发送255广播报文的其他，想到了以下两种解决方案 1. 利用Android建立服务器，让PC反向连接到Android
优点是可以简单快速的建立P2P连接，但是仅限于P2P连接，如果想让服务器接入多个客户端，该方法不适用
2. 先通过PC获取Android的IP地址，然后发定点UDP报文，再从定点UDP报文获取服务器IP
优点是还是基本的PC做server，android做client的结构，只是要多一步IP中转
至于我的方法，由于服务器的代码基本写完了，不想做大的更改，所以采用的第二种方法，代码还是比较简单：

通过Android端向PC端发送255报文

public static void sendPacktToServer() {
try {
// receive packet
if (udpSocket == null) {
udpSocket = new DatagramSocket(udpPortClient);
udpSocket.setSoTimeout(5000);
}
String str = "Hello Server";
byte[] data = str.getBytes();
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(data,
data.length,
InetAddress.getByName("255.255.255.255"), udpPortServer);
lock.acquire();
udpSocket.send(sendPacket);
lock.release();
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
} catch (UnknownHostException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

 

PC端接收到Android发送的255报文后直接回馈定向UDP报文，这样Android端就可以收到该报文了，然后再建立TCP连接

private class BoardcastListener implements Runnable { @Override
public void run() {
try {
if (UDPSocket == null) {
UDPSocket = new DatagramSocket(udpPortServer);
}
} catch (SocketException e1) {
}
while (!UDPSocket.isClosed() && flag) {
try {
// receive message
byte[] recvBuf = new byte[bufferSize];
DatagramPacket recvPacket = new DatagramPacket(recvBuf,
recvBuf.length);
UDPSocket.receive(recvPacket);
String recvStr = new String(recvPacket.getData(), 0,
recvPacket.getLength());
ServerFrame.getInstance().appendServerStr(
"接收到UDP消息: " + recvStr + " 来自:"
+ recvPacket.getAddress().getHostAddress());
// send back message
String str = "Hello Client";
byte backData[] = str.getBytes();
DatagramPacket backPacket = new DatagramPacket(backData,
backData.length, recvPacket.getAddress(),
udpPortClient);
UDPSocket.send(backPacket);
} catch (SocketException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} }

至此，基本的核心代码就全贴出来了，目前经过测试在模拟器上和android真机上均可以连接到服务器

总结

其实主要用途还是局域网内在不知道对方IP情况下怎么建立连接的一种手段，解决方案其实有很多。
比如全通过UDP交互等，但是考虑到TCP不需要手动维护稳定性，所以还是偏好使用TCP连接进行数据传输。
（能够使用场景：局域网游戏、物联网相互连接啥的）
诚然，也可以手动查询IP地址，然后输入IP地址进行TCP连接。
但是在移动设备上大家还是比较喜欢一键式的东西，通过UDP进行服务器自动发现，这个功能还是有那么一点点用处。。。。