邁森科技關于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于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， 并使用最高效的傳輸策略: 信息在每條網絡鏈路上只需傳遞一次，只有在鏈路分叉的時，該信息才會被復制。那么組播技術是如何管理由多個目的地址組成的組播組的呢? 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。 沒有對主機組中的成員的數目或地點加以限制，但是成員僅限于那些擁有專用的存取鍵的主機。一個主機可能同時是多個組的成員。一個主機即時不是一個組的成員也可以給它發送數據報。主機組可能永久性或暫時性的。永久性組具有一個眾所周知的，官方分配的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。 另一方面，臨時性的組，當應一個主機的請求創建時被動態地指派一個地址。當它的成員跌至零，臨時性的組要解散時，它的地址可以重新分配。臨時組的創建和組員身份信息的維護是“組播代理”（存在于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數據報時，主機將它傳送到一個局域網組播地址那里，哪些地址標識目的地主機組的所有鄰機成員。如果該組具有在其他網絡的成員，組播代理成為本地組播的輔助接收器并且通過因特網網關系統中繼該數據報給其他網絡上的代理。最后，另一個網絡上的代理將數據報作為一個本地的組播傳送給他們自己目的組的鄰機成員。

 目前市面上的絕大多數用于現場的工業以太網交換設備為二層交換設備，即不支持三層技術如剛才提到的組播技術。所有這些工業以太網交換機采用IGMP snooping的技術-通過動態地配置二層端口的方法來抑制組播流量的泛濫，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傳輸意圖并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；當工業以太網交換機收到來自某一主機的欲離開某一特定組播組的報告時，它將其連接的交換機端口號從這一表項中刪除。交換機也會定時地刪除它的組播組成員表項，如果它沒有從組播客戶端收到IGMP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，該交換機將基于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，并為每個VLAN、每個MAC組播組在其轉發表項中創建相應的表項。

北京邁森公司簡介：

北京邁森科技有限公司是一家集自主研發、銷售集成業務、服務為一體的高科技技術企業，總部及研發基地設立于風景秀麗的北京市海淀區高新技術開發區，“中關村生命科學園”。公司銷售網絡覆蓋全國，技術和研發實力雄厚，并致力于成為政府認定的“高新技術企業”。

邁森業務涉及工業以太網通信、工業現場總線傳輸、工業光纖接入、工業電腦及電量管理系統等專業領域，主要產品均具有獨立的知識專權，CE、FCC、ROHS、IEC61850等多項國際認證和電力行業EMC電磁兼容等各種行業標準認證，并致力通過國網電力科學研究院A類認證測試等眾多國內專業機構組織的技術測試及認證，滿足智能電網、煤礦安全、軌道交通等各種行業標準要求。

北京邁森工業交換機產品展示：

MS6024MC系列千兆網管型機架式工業級以太網交換機，滿足IEC61850-3標準并符合國網A級標準，最多支持24個百兆口（最多支持24個光口），并可配置4個千兆SFP模塊。

MS26MC-2G系列千兆網管型機架式工業級以太網交換機，滿足 IEC61850-3標準，最多支持24個百兆口(最多支持2個百兆光口)，可配置2個千兆COMBO口。