VLAN (Virtual LAN) 是可以不管物理位置而分配節(jié)點的網(wǎng)絡。多播和廣播幀只能在邏輯網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)設置的限制內(nèi)活動，限制的幀不能夠發(fā)送到虛擬網(wǎng)絡中。VLAN的特殊優(yōu)點是為節(jié)點和其它VLAN網(wǎng)段降低網(wǎng)絡負載。SCALANCE X 300/400支持基于設備所連端口的VLAN分配（基于端口的VLAN）。本文例舉了西門子高端交換機SCALANCE X414-3E，通過VLAN組態(tài)以及GVRP，幫助用戶快速的了解VLAN和配置VLAN。
1 VLAN概述
1.1虛擬網(wǎng)絡支持 (基于端口的VLAN)虛擬網(wǎng)絡(VLAN) 和普通LAN沒有物理區(qū)別。VLAN的特性是設備在配置時可以被分配到設備組。若干設備組使用現(xiàn)存的唯一物理網(wǎng)絡基礎設施。若干"虛擬網(wǎng)絡"存在于一個物理網(wǎng)絡上。數(shù)據(jù)交換甚至廣播傳輸只在一個VLAN內(nèi)發(fā)生。 對VLAN的分配通過在MAC幀中添加VLAN Tag來完成。即在目的和源地址后插入了四個字節(jié)的附加VLAN信息。 為了能夠在虛擬網(wǎng)絡中集成不支持VLAN的終端設備和子網(wǎng)，交換機擔負起增加和刪除附加的VLAN信息的職責。SCALANCE X 300/400支持基于設備所連端口的VLAN分配（基于端口的VLAN）。最多可以配置62個基于端口的VLAN和兩個預定義的VLAN。VLAN在IEEE 802.1Q標準中定義。
1.2 VLAN的作用VLAN (Virtual LAN) 是可以不管物理位置而分配節(jié)點的網(wǎng)絡。多播和廣播幀只能在邏輯網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)設置的限制內(nèi)活動，限制的幀不能夠發(fā)送到虛擬網(wǎng)絡中。由于這個原因，VLAN也被看做廣播域。VLAN的特殊優(yōu)點是為節(jié)點和其它VLAN網(wǎng)段降低網(wǎng)絡負載。
1.3 VLAN的種類有各種類型的VLAN： ? 基于端口的VLAN (第2層) ? 基于MAC地址的VLAN (第2層) ? 基于IP地址的VLAN (第3層) SCALANCE X 300/400支持基于端口的VLAN。這使得為SCALANCE X 300/400設置參數(shù)和配置它使用GVRP幀成為可能。
1.4 配置基于端口的VLAN對于配置，你可以使用任何支持基于端口VLAN的程序。遵從以下步驟配置你的VLAN： 1. 設置形成一個或多個VLAN的標準。 2. 為每個VLAN制定節(jié)點。 3. 創(chuàng)建配置列表。為每個節(jié)點分配VLAN-ID并且指定連接的設備和連接通過哪個端口建立。 4. 在交換機上設置下列配置： ? 在該設備上定義所有的VLAN。 ? 指定在哪個端口上支持哪個VLAN。 ? 指定在進入和離開端口時怎樣處理幀（入口/出口過濾）。 ? 指定端口上發(fā)送幀是否需要VLAN Tag。 ? 設置交換機是否是靜態(tài)配置或由GVRP動態(tài)配置。
1.5 通用VLAN注冊協(xié)議GVRP（GARP VLAN Registration Protocol）即通用VLAN注冊協(xié)議。GVRP是通用屬性注冊協(xié)議（GARP）中的一個應用，在802.1QTrunk口上實現(xiàn)提供802.1Q兼容的VLAN修剪與動態(tài)VLAN創(chuàng)建。 使用GVRP，交換機可以和其它使用GVRP的交換機交換VLAN配置信息，在802.1Q Trunk鏈路上修剪不需要的廣播和未知的單僠流量，動態(tài)創(chuàng)建和管理VLAN，并且可以通過這些信息知道通過哪些端口可以到達這些成員。
1.6 VLAN的重要規(guī)則當配置和操作SCALANCE X 300/400的VLAN時，確保遵守下列規(guī)則： ? 為達到使用VLAN或多播組時切換時間在300 ms內(nèi)，所有環(huán)端口必須靜態(tài)創(chuàng)建作為所有VLAN和所有的多播組的成員。 ? 帶VLAN-ID "0" 的幀 (例如只有優(yōu)先級Tag的幀) 被看作沒有Tag的幀。 ? 默認情況下，交換機上的所有端口發(fā)送沒有VLAN Tag的幀以確保最終節(jié)點能夠接收到這些幀?；镜脑O置是必須的因為通常節(jié)點是否能夠解釋VLAN Tag幀是不確定的。 ? 默認情況下，支持VLAN的交換機在所有端口有參數(shù)分配VLAN識別符1（默認的VLAN）。 注意: VLAN-ID 500 保留為將來使用而且已經(jīng)被配置了。 ? 如果最終節(jié)點連接到一個端口，出去的幀應該不帶VLAN Tag發(fā)送（靜態(tài)訪問端口）。但是，如果有在這個端口連一個交換機，該幀應該加上VLAN Tag（主干口）。 SCALANCE X 300/400使用VLAN/端口分配進行配置，這是基于端口的VLAN。 VLAN的規(guī)則： 1．連接到DTE的端口必須設置不含VLAN Tag，因為一般DTE不能解釋帶VLAN Tag的幀。即設置“U”。 2．交換機到交換機的VLAN連接（主干連接Trunk）必須含有VLAN Tag。即設置“M”。
1.7 VLAN數(shù)據(jù)的處理
注意： 虛線上面的部分是接收交換機某個端口的幀。其它部分是發(fā)送交換機某個端口的幀。 于是，如果你只標記Tag的幀和進口過濾，這意味著設置了接收到的幀的屬性。
2 本例設備簡介以下SIMATIC產(chǎn)品用于本例SCALANCE X VLAN組態(tài)：
上圖中的硬件組成：
模塊名稱 | 模塊型號 | 訂貨號 | 數(shù)量 |
|---|---|---|---|
交換機 | X414-3E | 6GK5 414-3FC00-2AA2 | 2 |
安裝導軌 | DIN Rail | 6ES7 390-1AE80-0AA0 | 2 |
快速連接RJ45接頭180o | IE FC RJ45 Plug 180 | 6GK1 901-1BB10-2AB0 | 6 |
快速連接標準電纜 | FC Standard Cable | 6XV1 840-2AH10 | 5 |
上圖中的軟件組成：
軟件名稱 | 版本 |
|---|---|
Windows XP | SP2 |
PST | 3.0 |
網(wǎng)絡組態(tài)由兩臺SCALANCE X414-3E交換機Switch A和Switch B組成，且通過各自的Port9.1相連（Trunk）。PG/PC1和PG/PC2分別連接到Switch A的Port10.1和Port11.1。PG/PC3和PG/PC4分別連接到Switch B的Port10.1和Port11.1。其中PG/PC1和PG/P3屬于VLAN10，而PG/PC2和PG/PC4屬于VLAN11。
3. SCALANCE X400 VLAN的組態(tài)步驟
3.1 使用PST為SCALANCE X400配置IP地址
步驟 | 使用PST為Switch A配置IP地址 |
|---|---|
1 | 點擊start->simatic->Primary Setup Tool-> Primary Setup Tool |
2 | 在Settings->Network Adapter中選取Local Area Connection |
3 | 點擊放大鏡圖標搜索網(wǎng)絡 |
5 | 在列出的設備列表中，根據(jù)Switch A的MAC地址找到對應的設備并為它分配IP地址192.168.0.1。 |
6 | 選擇MAC地址所在的行，并點擊工具欄上的下載圖標。當出現(xiàn)下圖的提示時，選擇Yes。 |
7 | 使用同樣的方式給Switch B設置IP地址為192.168.0.2。 |
3.2 靜態(tài)VLAN組態(tài)
步驟 | 使用Web配置界面配置SCALANCE X400 |
|---|---|
1 | 打開IE瀏覽器，輸入Switch A的IP地址192.168.0.1。瀏覽器會自動打開SCALANCE X400的Web配置界面。對應的用戶名admin，輸入密碼admin。點擊Log on按鈕進行登陸。 |
2 | 點擊目錄樹Switch->VLAN，可以看見當前Switch A的VLAN組態(tài)。 |
3 | 點擊New Entry按鈕，輸入VLAN ID=10, 在端口10.1位置用鼠標點擊，直到出現(xiàn)U字母。最后點擊Set Values按鈕。 |
4 | 按照同樣的方式，再次點擊New Entry按鈕，新建VLAN ID=11在端口11.1上設置為U。點擊Set Values按鈕。 |
5 | 點擊目錄樹Switch->VLAN->Ports，然后點擊右側(cè)的10.1。設置VLAN的入口端口的VLAN ID=10。然后點擊Set Values按鈕。 |
6 | 點擊 1 DefaultVLAN1，顯示VLAN1 Port Filter。點擊端口10.1和11.1知道設置為-，點擊Set Values按鈕結(jié)束。這時點擊目錄樹Switch->VLAN，再次察看當前Switch A的VLAN組態(tài)。 |
7 | 設置Trunk，點擊 10 VLAN10，設置端口9.1為M。點擊Set Values按鈕。點擊 11 VLAN11，設置端口9.1為M。點擊Set Values按鈕。這時點擊目錄樹Switch->VLAN，可以看見當前Switch A的VLAN組態(tài)。 |
8 | Switch B使用設置Switch A的同樣的組態(tài)步驟。最終設置如下： |
9 | 這時，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。但是兩組之間的任意一臺PC之間是無法相互Ping通的。 |
3.3 動態(tài)VLAN組態(tài)
步驟 | 使用Web配置界面配置SCALANCE X400 |
|---|---|
1 | 參考靜態(tài)VLAN的組態(tài)至步驟6。Switch A的VLAN組態(tài)： |
2 | Switch A，點擊目錄樹Switch，使能Switch A的GVRP。點擊Set Values。 |
3 | Switch A，這時點擊目錄樹Switch->VLAN，可以看見當前Switch A的VLAN組態(tài)?？梢钥匆姸丝?.1是由GVRP動態(tài)注冊的。 |
4 | 這時，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。但是兩組之間的任意一臺PC之間是無法相互Ping通的。 |
關于端口優(yōu)先級，如果接收時一個幀沒有VLAN Tag，可以為它設置端口優(yōu)先級。有VLAN Tag的幀中，在VLAN Tag的4個字節(jié)中其中有3位用于表示VLAN的優(yōu)先級，稱為Class of Service (CoS) 。SCALANCE X-400中有四個優(yōu)先級堆棧，用于處理各種各樣優(yōu)先級的數(shù)據(jù)幀。第一個隊列處理最高優(yōu)先級的數(shù)據(jù)幀，也就是可以處理PROFINET實時的數(shù)據(jù)幀?？傊?，SCALANCE X-400是一款功能強大，全面支持PROFINET的交換機。
