SCALANCE X200交换机回路检测功能快速入门
VLAN (Virtual LAN) 是可以不管物理位置而分配节点的网络。多播和广播帧只能在逻辑网络结构设置的限制内活动，限制的帧不能够发送到虚拟网络中。VLAN的特殊优点是为节点和其它VLAN网段降低网络负载。SCALANCE X 300/400支持基于设备所连端口的VLAN分配（基于端口的VLAN）。本文例举了西门子高端交换机SCALANCE X414-3E，通过VLAN组态以及GVRP，帮助用户快速的了解VLAN和配置VLAN。
1 VLAN概述
1.1虚拟网络支持 (基于端口的VLAN) 虚拟网络(VLAN) 和普通LAN没有物理区别。VLAN的特性是设备在配置时可以被分配到设备组。若干设备组使用现存的唯一物理网络基础设施。若干"虚拟网络"存在于一个物理网络上。数据交换甚至广播传输只在一个VLAN内发生。 对VLAN的分配通过在MAC帧中添加VLAN Tag来完成。即在目的和源地址后插入了四个字节的附加VLAN信息。 为了能够在虚拟网络中集成不支持VLAN的终端设备和子网，交换机担负起增加和删除附加的VLAN信息的职责。SCALANCE X 300/400支持基于设备所连端口的VLAN分配（基于端口的VLAN）。最多可以配置62个基于端口的VLAN和两个预定义的VLAN。VLAN在IEEE 802.1Q标准中定义。
1.2 VLAN的作用 VLAN (Virtual LAN) 是可以不管物理位置而分配节点的网络。多播和广播帧只能在逻辑网络结构设置的限制内活动，限制的帧不能够发送到虚拟网络中。由于这个原因，VLAN也被看做广播域。VLAN的特殊优点是为节点和其它VLAN网段降低网络负载。
1.3 VLAN的种类 有各种类型的VLAN： • 基于端口的VLAN (第2层) • 基于MAC地址的VLAN (第2层) • 基于IP地址的VLAN (第3层) SCALANCE X 300/400支持基于端口的VLAN。这使得为SCALANCE X 300/400设置参数和配置它使用GVRP帧成为可能。
1.4 配置基于端口的VLAN 对于配置，你可以使用任何支持基于端口VLAN的程序。遵从以下步骤配置你的VLAN： 1. 设置形成一个或多个VLAN的标准。 2. 为每个VLAN制定节点。 3. 创建配置列表。为每个节点分配VLAN-ID并且指定连接的设备和连接通过哪个端口建立。 4. 在交换机上设置下列配置： • 在该设备上定义所有的VLAN。 • 指定在哪个端口上支持哪个VLAN。 • 指定在进入和离开端口时怎样处理帧（入口/出口过滤）。 • 指定端口上发送帧是否需要VLAN Tag。 • 设置交换机是否是静态配置或由GVRP动态配置。
1.5 通用VLAN注册协议 GVRP（GARP VLAN Registration Protocol）即通用VLAN注册协议。GVRP是通用属性注册协议（GARP）中的一个应用，在802.1QTrunk口上实现提供802.1Q兼容的VLAN修剪与动态VLAN创建。 使用GVRP，交换机可以和其它使用GVRP的交换机交换VLAN配置信息，在802.1Q Trunk链路上修剪不需要的广播和未知的单僠流量，动态创建和管理VLAN，并且可以通过这些信息知道通过哪些端口可以到达这些成员。
1.6 VLAN的重要规则 当配置和操作SCALANCE X 300/400的VLAN时，确保遵守下列规则： • 为达到使用VLAN或多播组时切换时间在300 ms内，所有环端口必须静态创建作为所有VLAN和所有的多播组的成员。 • 带VLAN-ID "0" 的帧 (例如只有优先级Tag的帧) 被看作没有Tag的帧。 • 默认情况下，交换机上的所有端口发送没有VLAN Tag的帧以确保最终节点能够接收到这些帧。基本的设置是必须的因为通常节点是否能够解释VLAN Tag帧是不确定的。 • 默认情况下，支持VLAN的交换机在所有端口有参数分配VLAN识别符1（默认的VLAN）。 注意: VLAN-ID 500 保留为将来使用而且已经被配置了。 • 如果最终节点连接到一个端口，出去的帧应该不带VLAN Tag发送（静态访问端口）。但是，如果有在这个端口连一个交换机，该帧应该加上VLAN Tag（主干口）。 SCALANCE X 300/400使用VLAN/端口分配进行配置，这是基于端口的VLAN。 VLAN的规则： 1．连接到DTE的端口必须设置不含VLAN Tag，因为一般DTE不能解释带VLAN Tag的帧。即设置“U”。 2．交换机到交换机的VLAN连接（主干连接Trunk）必须含有VLAN Tag。即设置“M”。
1.7 VLAN数据的处理
注意： 虚线上面的部分是接收交换机某个端口的帧。其它部分是发送交换机某个端口的帧。 于是，如果你只标记Tag的帧和进口过滤，这意味着设置了接收到的帧的属性。
2 本例设备简介 以下SIMATIC产品用于本例SCALANCE X VLAN组态：
上图中的硬件组成：
模块名称 | 模块型号 | 订货号 | 数量 |
|---|---|---|---|
交换机 | X414-3E | 6GK5 414-3FC00-2AA2 | 2 |
安装导轨 | DIN Rail | 6ES7 390-1AE80-0AA0 | 2 |
快速连接RJ45接头180o | IE FC RJ45 Plug 180 | 6GK1 901-1BB10-2AB0 | 6 |
快速连接标准电缆 | FC Standard Cable | 6XV1 840-2AH10 | 5 |
上图中的软件组成：
软件名称 | 版本 |
|---|---|
Windows XP | SP2 |
PST | 3.0 |
网络组态由两台SCALANCE X414-3E交换机Switch A和Switch B组成，且通过各自的Port9.1相连（Trunk）。PG/PC1和PG/PC2分别连接到Switch A的Port10.1和Port11.1。PG/PC3和PG/PC4分别连接到Switch B的Port10.1和Port11.1。其中PG/PC1和PG/P3属于VLAN10，而PG/PC2和PG/PC4属于VLAN11。
3. SCALANCE X400 VLAN的组态步骤
3.1 使用PST为SCALANCE X400配置IP地址
步骤 | 使用PST为Switch A配置IP地址 |
|---|---|
1 | 点击start->simatic->Primary Setup Tool-> Primary Setup Tool |
2 | 在Settings->Network Adapter中选取Local Area Connection |
3 | 点击放大镜图标搜索网络 |
5 | 在列出的设备列表中，根据Switch A的MAC地址找到对应的设备并为它分配IP地址192.168.0.1。 |
6 | 选择MAC地址所在的行，并点击工具栏上的下载图标。当出现下图的提示时，选择Yes。 |
7 | 使用同样的方式给Switch B设置IP地址为192.168.0.2。 |
3.2 静态VLAN组态
步骤 | 使用Web配置界面配置SCALANCE X400 |
|---|---|
1 | 打开IE浏览器，输入Switch A的IP地址192.168.0.1。浏览器会自动打开SCALANCE X400的Web配置界面。对应的用户名admin，输入密码admin。点击Log on按钮进行登陆。 |
2 | 点击目录树Switch->VLAN，可以看见当前Switch A的VLAN组态。 |
3 | 点击New Entry按钮，输入VLAN ID=10, 在端口10.1位置用鼠标点击，直到出现U字母。最后点击Set Values按钮。 |
4 | 按照同样的方式，再次点击New Entry按钮，新建VLAN ID=11在端口11.1上设置为U。点击Set Values按钮。 |
5 | 点击目录树Switch->VLAN->Ports，然后点击右侧的10.1。设置VLAN的入口端口的VLAN ID=10。然后点击Set Values按钮。 |
6 | 点击 1 DefaultVLAN1，显示VLAN1 Port Filter。点击端口10.1和11.1知道设置为-，点击Set Values按钮结束。这时点击目录树Switch->VLAN，再次察看当前Switch A的VLAN组态。 |
7 | 设置Trunk，点击 10 VLAN10，设置端口9.1为M。点击Set Values按钮。点击 11 VLAN11，设置端口9.1为M。点击Set Values按钮。这时点击目录树Switch->VLAN，可以看见当前Switch A的VLAN组态。 |
8 | Switch B使用设置Switch A的同样的组态步骤。最终设置如下： |
9 | 这时，PG/PC1和PG/PC3是可以相互Ping通的。PG/PC2和PG/PC4也是可以相互Ping通的。但是两组之间的任意一台PC之间是无法相互Ping通的。 |
3.3 动态VLAN组态
步骤 | 使用Web配置界面配置SCALANCE X400 |
|---|---|
1 | 参考静态VLAN的组态至步骤6。Switch A的VLAN组态： |
2 | Switch A，点击目录树Switch，使能Switch A的GVRP。点击Set Values。 |
3 | Switch A，这时点击目录树Switch->VLAN，可以看见当前Switch A的VLAN组态。可以看见端口9.1是由GVRP动态注册的。 |
4 | 这时，PG/PC1和PG/PC3是可以相互Ping通的。PG/PC2和PG/PC4也是可以相互Ping通的。但是两组之间的任意一台PC之间是无法相互Ping通的。 |
关于端口优先级，如果接收时一个帧没有VLAN Tag，可以为它设置端口优先级。有VLAN Tag的帧中，在VLAN Tag的4个字节中其中有3位用于表示VLAN的优先级，称为Class of Service (CoS) 。SCALANCE X-400中有四个优先级堆栈，用于处理各种各样优先级的数据帧。第一个队列处理最高优先级的数据帧，也就是可以处理PROFINET实时的数据帧。总之，SCALANCE X-400是一款功能强大，全面支持PROFINET的交换机。
关键字 虚拟网络，交换机，工业以太网，SCALANCE X414-3E，PST，GVRP
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