飛崧通訊關於工業以太網組播技術的淺析

 組播， 英文原文為Multicast， 也有人把它譯為多播， 是IP網絡中三種通訊方式之一(其它兩種為廣播-Broadcast， 點到點通訊也叫單播-Unicast)。 在工業現場總線工業以太網化的應用環境下， 組播技術是目前最為常用的一種保證同屬於一個通訊主站下的多個通訊從站之間能較為實時的收到來自該主站的同一信息， 即每個從站收到該信息的時刻比較一致。

 組播技術主要是依靠將某一組播地址(包含了多個目的地址)作為信息的目的地址
， 並使用最高效的傳輸策略: 信xin息xi在zai每mei條tiao網wang絡luo鏈lian路lu上shang隻zhi需xu傳chuan遞di一yi次ci，隻zhi有you在zai鏈lian路lu分fen叉cha的de時shi，該gai信xin息xi才cai會hui被bei複fu製zhi。那na麼me組zu播bo技ji術shu是shi如ru何he管guan理li由you多duo個ge目mu的de地di址zhi組zu成cheng的de組zu播bo組zu的de呢ne? 以下這些常見的組播技術協議都有相關的規定: 互聯網組管理協議(IGMP)
， 協議無關組播(PIM)， 距離矢量組播路由協議(DVMRP)， 組播OSPF(MOSPF)， 組播BGP(MBGP)， 組播源發現協議(MSDP)和組播監聽器發現(MLD)。 首先介紹IGMP - Internet Group Management Protocol即因特網組管理協議
， 因為這是目前幾乎所有的工業以太網交換產品均支持的組播技術， 也是最為常用的組播技術。

 因特網組管理協議被用在IP主機和它們即時相鄰組播代理之間，用以支持臨時組播組地址的分配和組播組成員的添加刪除。IP組播定義為一個去往"(目的)主機群"的IP數據報(packet)的傳輸

，有零個或多個主機組成的"主機群"通過單個IP目的地址標識。一個組播數據報被投遞給它的目的主機群的所有成員，具有和常規單路傳送IP數據報同樣的"盡力地(best effort-UDP)"安全性，那就是說該數據報不保證達到目的地組的所有成員
，或者不和其他數據報具有相同的順序。主機組的成員數是動態的；也就是說，主機隨時可以參加和離開組。 沒(mei)有(you)對(dui)主(zhu)機(ji)組(zu)中(zhong)的(de)成(cheng)員(yuan)的(de)數(shu)目(mu)或(huo)地(di)點(dian)加(jia)以(yi)限(xian)製(zhi)，但(dan)是(shi)成(cheng)員(yuan)僅(jin)限(xian)於(yu)那(na)些(xie)擁(yong)有(you)專(zhuan)用(yong)的(de)存(cun)取(qu)鍵(jian)的(de)主(zhu)機(ji)。一(yi)個(ge)主(zhu)機(ji)可(ke)能(neng)同(tong)時(shi)是(shi)多(duo)個(ge)組(zu)的(de)成(cheng)員(yuan)。一(yi)個(ge)主(zhu)機(ji)即(ji)時(shi)不(bu)是(shi)一(yi)個(ge)組(zu)的(de)成(cheng)員(yuan)也(ye)可(ke)以(yi)給(gei)它(ta)發(fa)送(song)數(shu)據(ju)報(bao)。主(zhu)機(ji)組(zu)可(ke)能(neng)永(yong)久(jiu)性(xing)或(huo)暫(zan)時(shi)性(xing)的(de)。永(yong)久(jiu)性(xing)組(zu)具(ju)有(you)一(yi)個(ge)眾(zhong)所(suo)周(zhou)知(zhi)的(de)，官(guan)方(fang)分(fen)配(pei)的(de)IP地址。它是地址，非該組的成員
，也就是說永久性；任何時間，一個永久性組也許有許多成員，甚至可能有零個成員。 另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)

，臨(lin)時(shi)性(xing)的(de)組(zu)，當(dang)應(ying)一(yi)個(ge)主(zhu)機(ji)的(de)請(qing)求(qiu)創(chuang)建(jian)時(shi)被(bei)動(dong)態(tai)地(di)指(zhi)派(pai)一(yi)個(ge)地(di)址(zhi)。當(dang)它(ta)的(de)成(cheng)員(yuan)跌(die)至(zhi)零(ling)，臨(lin)時(shi)性(xing)的(de)組(zu)要(yao)解(jie)散(san)時(shi)，它(ta)的(de)地(di)址(zhi)可(ke)以(yi)重(zhong)新(xin)分(fen)配(pei)。臨(lin)時(shi)組(zu)的(de)創(chuang)建(jian)和(he)組(zu)員(yuan)身(shen)份(fen)信(xin)息(xi)的(de)維(wei)護(hu)是(shi)“組播代理”（存在於因特網網關或其他專用的主機內的實體）的職責。至少有一個組播代理直接與每個支持IP多點廣播的IP網絡或子網相連。主機通過用鄰機代理交換報文來請求新建一個組
、加入或離開現有組。組播代理還擔負多點播送IP數據報的互連網絡運送工作。發送一個多點播送IP數(shu)據(ju)報(bao)時(shi)
，主(zhu)機(ji)將(jiang)它(ta)傳(chuan)送(song)到(dao)一(yi)個(ge)局(ju)域(yu)網(wang)組(zu)播(bo)地(di)址(zhi)那(na)裏(li)
，哪(na)些(xie)地(di)址(zhi)標(biao)識(shi)目(mu)的(de)地(di)主(zhu)機(ji)組(zu)的(de)所(suo)有(you)鄰(lin)機(ji)成(cheng)員(yuan)。如(ru)果(guo)該(gai)組(zu)具(ju)有(you)在(zai)其(qi)他(ta)網(wang)絡(luo)的(de)成(cheng)員(yuan)
，組(zu)播(bo)代(dai)理(li)成(cheng)為(wei)本(ben)地(di)組(zu)播(bo)的(de)輔(fu)助(zhu)接(jie)收(shou)器(qi)並(bing)且(qie)通(tong)過(guo)因(yin)特(te)網(wang)網(wang)關(guan)係(xi)統(tong)中(zhong)繼(ji)該(gai)數(shu)據(ju)報(bao)給(gei)其(qi)他(ta)網(wang)絡(luo)上(shang)的(de)代(dai)理(li)。最(zui)後(hou)
，另(ling)一(yi)個(ge)網(wang)絡(luo)上(shang)的(de)代(dai)理(li)將(jiang)數(shu)據(ju)報(bao)作(zuo)為(wei)一(yi)個(ge)本(ben)地(di)的(de)組(zu)播(bo)傳(chuan)送(song)給(gei)他(ta)們(men)自(zi)己(ji)目(mu)的(de)組(zu)的(de)鄰(lin)機(ji)成(cheng)員(yuan)。

 目(mu)前(qian)市(shi)麵(mian)上(shang)的(de)絕(jue)大(da)多(duo)數(shu)用(yong)於(yu)現(xian)場(chang)的(de)工(gong)業(ye)以(yi)太(tai)網(wang)交(jiao)換(huan)設(she)備(bei)為(wei)二(er)層(ceng)交(jiao)換(huan)設(she)備(bei)

，即(ji)不(bu)支(zhi)持(chi)三(san)層(ceng)技(ji)術(shu)如(ru)剛(gang)才(cai)提(ti)到(dao)的(de)組(zu)播(bo)技(ji)術(shu)。所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)工(gong)業(ye)以(yi)太(tai)網(wang)交(jiao)換(huan)機(ji)采(cai)用(yong)IGMP snooping的技術-通過動態地配置二層端口的方法來抑製組播流量的泛濫，這樣才能保證組播流量僅被轉發給那些與IP組播設備相關聯的端口。正如其名稱的含義，IGMP snooping需要工業以太網交換機去打探在主機和三層設備之間的IGMP傳輸意圖並記錄組播組及其成員的端口。當工業以太網交換機收到來自某一主機的IGMP報告欲加入某一特定的組播組的報告時，該交換機會在其轉發表項中加入該主機所連接的端口號；當dang工gong業ye以yi太tai網wang交jiao換huan機ji收shou到dao來lai自zi某mou一yi主zhu機ji的de欲yu離li開kai某mou一yi特te定ding組zu播bo組zu的de報bao告gao時shi，它ta將jiang其qi連lian接jie的de交jiao換huan機ji端duan口kou號hao從cong這zhe一yi表biao項xiang中zhong刪shan除chu。交jiao換huan機ji也ye會hui定ding時shi地di刪shan除chu它ta的de組zu播bo組zu成cheng員yuan表biao項xiang，如ru果guo它ta沒mei有you從cong組zu播bo客ke戶hu端duan收shou到daoIGMP組播成員報告。網絡中的三層交換設備如三層交換機或路由器等會定期地送出IGMP通用問詢給所有的VLAN(虛擬局域網)。一旦工業以太網交換機上的IGMP snooping功能被打開

，該交換機將基於MAC組播組為所連接設備的加入請求來響應三層交換設備的詢問，並為每個VLAN
、每個MAC組播組在其轉發表項中創建相應的表項。

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