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操作指南

西门子交换机SCALANCE X VLAN组态快速入门(更新版)

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5.0 分
  • 硬件组态与安装
  • Active Network components
文档编号:A0118| 文档类型:操作指南| 发布时间:2024年03月11日
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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X414-3E6GK5 414-3FC00-2AA22
安装导轨DIN Rail6ES7 390-1AE80-0AA02
快速连接RJ45接头180oIE FC RJ45 Plug 1806GK1 901-1BB10-2AB06
快速连接标准电缆FC Standard Cable6XV1 840-2AH105


上图中的软件组成:

软件名称版本
Windows XPSP2
PST3.0


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。
8Switch 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:
2Switch A,点击目录树Switch,使能Switch A的GVRP。点击Set Values。
3Switch 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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