GMRP-西门子工业网络通信技术详解

时间：2023-10-21 理论教育版权反馈

【摘要】：IGMP Snooping存在许多缺陷。GMRP使用GARP在一个交换域中记录和传播多路广播成员信息。GMRP和GARP都是目前正由IEEE的802.1工作组制定的802.1p标准的组成部分。SCALACNE X-300/400系列的交换机支持GMRP协议来实现组播通讯。SCALANCE X414-3E的组播通信，需要在交换机上使能GMRP，然后在组播客户端所连接的交换机端口手动添加要组播的2层地址，这时通过GMRP的注册协议把该组播信息注册到其他交换机。

GMRP-西门子工业网络通信技术详解

1.GMRP概述

随着传统的多媒体传输方式，单路广播变得力不从心，许多管理人员转向专用网络中的多路广播和Internet中的多路广播来管理日益增长的多媒体负载。他们还向交换式网络迁移以满足多媒体应用的带宽需求。但是，多路广播和IP多路广播在交换式环境中仍是有问题的，因为它们对交换机造成了严重冲击。解决这一问题所使用的方法，例如Internet上的分组管理协议IGMP以及IGMP Snooping和虚拟局域网（VLAN），这些对交换机的处理器要求很高，而且也增加了交换机的额外负载，尤其是在网络边缘。正在兴起的一种理想的解决方案是GARP组播注册协议（GARP Multicast Registration Protocol，GMRP；其中GARP即Ge-neric Attribute Registration Protocol，意为通用属性注册协议）。

IGMP Snooping存在许多缺陷。IGMP Snooping对处理器要求很高，因为每一多路广播包都必须被分类和分析。由于IGMP报告包并未很好编址，并含有与所报告的相同的目标地址，因此它们无法与多路广播数据包相区分。必须分析高层报头，例如IP报头加以分析才能区分IGMP报告与数据包。分析每一包不仅对CPU造成处理负担，而且还延长了多媒体数据包的等待时间。

避免交换机洪泛的第二种解决办法利用虚拟局域网（VLAN）对广播域中的用户进行分组。通过这种办法，在定义了VLAN后，洪泛被局限于VLAN中。不过，这也非万全之策。另外，由于洪泛随VLAN成员的增多而增多，VLAN不能很好地扩展。最后，在VLAN间建立连接需要路由器；但由于（普通）路由器不能提供线速，因此它们的使用又抵消了升级交换机性能的初衷。

鉴于以上情况，为了在不影响网络性能、可扩缩性或管理的情况下传输IP多路广播，一种新的解决方案，GMRP应运而生。GMRP使用GARP在一个交换域中记录和传播多路广播成员信息。GARP是一种第2层传输机制，它使交换机和终端系统能够在整个交换域中传播有用信息。GMRP和GARP都是目前正由IEEE的802.1工作组制定的802.1p标准的组成部分。当终端系统想接收多路广播时，它就使用GMRP向相邻交换机发送加入信息。接到该请求后，交换机就在其发送数据库中建立一个过滤器，并与其相邻交换机交换成员信息，就如同与路由器交换路由表时一样。例如，当服务器开始多路广播发送视频流时，交换机就会接到一个在目标字段中带有特定分组MAC地址的包，执行硬件查找，并向接收方发送包。这种方法不会造成带宽或处理的浪费，并且由于交换机知道每一分组MAC的成员端口，洪泛也被消除了。

SCALACNE X-300/400系列的交换机支持GMRP协议来实现组播通讯。SCALANCE X414-3E的组播通信，需要在交换机上使能GMRP，然后在组播客户端所连接的交换机端口手动添加要组播的2层地址，这时通过GMRP的注册协议把该组播信息注册到其他交换机。这样就可以实现组播通信了。

2.GMRP组态

本例网络拓扑由两台交换机Switch A和Switch B组成。通过Port5.1相连。组播源为PG/PC1，连接到Switch A的Port9.1。PG/PC2和PG/PC3用于接收组播信息，分别连接到Switch B的Port10.2和Port11.2。GMRP网络拓扑如图4-177所示。组播程序使用VLC媒体播放器。IP组播地址为239.255.9.9。对应的组播MAC地址的映射为01-00-5E-7F-09-09。