QinQ技術介紹


QinQ

QinQ簡介

QinQ的產生背景

IEEE802.1Q中定義的VLAN Tag域中隻有12個比特位用於表示VLAN ID,所以設備最多可以支持4094VLAN。在實際應用中,尤其是在城域網中,需要大量的VLAN來隔離用戶,4094VLAN遠遠不能滿足需求。

QinQ的作用及原理

設備提供的端口QinQ特性是一種簡單、靈活的二層VPN技術,它通過在運營商網絡邊緣設備上為用戶的私網報文封裝外層VLAN Tag,使報文攜帶兩層VLAN Tag穿越運營商的骨幹網絡(公網)。

在公網中,設備隻根據外層VLAN Tag對報文進行轉發,並將報文的源MAC地址表項學習到外層Tag所在VLANMAC地址表中,而用戶的私網VLAN Tag在傳輸過程中將被當作報文中的數據部分來進行傳輸。

QinQ特性使得運營商可以用一個VLAN為含有多個VLAN的用戶網絡服務。如1所示,用戶網絡A的私網VLANVLAN 110,用戶網絡B的私網VLANVLAN 120。運營商為用戶網絡A分配的VLANVLAN 3,為用戶網絡B分配的VLANVLAN 4。當用戶網絡A的帶VLAN Tag的報文進入運營商網絡時,報文外麵會被封裝上一層VLAN ID3VLAN Tag;當用戶網絡B的帶VLAN Tag的報文進入運營商網絡時,報文外麵會被封裝上一層VLAN ID4VLAN Tag。這樣,不同用戶網絡的報文在公網傳輸時被完全分開,即使兩個用戶網絡的VLAN範圍存在重疊,在公網傳輸時也不會產生混淆。

圖1 QinQ功能示意圖

QinQ特性使網絡最多可以提供4094X4094VLAN,滿足城域網對VLAN數量的需求,它主要解決了如下幾個問題:

l              緩解日益緊缺的公網VLAN ID資源問題。

l              用戶可以規劃自己的私網VLAN ID,不會導致和公網VLAN ID衝突。

l              為小型城域網或企業網提供一種較為簡單的二層VPN解決方案。

QinQ的報文結構

QinQ報文在公網傳輸時帶有雙層VLAN Tag,內層VLAN Tag為用戶私網VLAN Tag,外層VLAN Tag為運營商分配給用戶的VLAN Tag,報文結構如2所示。

圖2 QinQ的報文結構

&  說明:

接口的MTU值默認為1500字節。當為報文加上外層VLAN Tag後,報文的長度會增加4個字節,建議用戶適當增加運營商網絡中各接口的MTUMaximum Transmission Unit,最大傳輸單元)值,至少為1504字節。

 

QinQ的實現方式

QinQ可分為兩種:基本QinQ和靈活QinQ

(1)        基本QinQ

基本QinQ是基於端口方式實現的。開啟端口的基本QinQ功能後,當該端口接收到報文,設備會為該報文打上本端口缺省VLANVLAN Tag。如果接收到的是已經帶有VLAN Tag的報文,該報文就成為雙Tag的報文;如果接收到的是不帶VLAN Tag的報文,該報文就成為帶有端口缺省VLAN Tag的報文。

(2)        靈活QinQ

靈活QinQ是對QinQ的一種更靈活的實現,它是基於端口與VLAN相結合的方式實現的。除了能實現所有基本QinQ的功能外,對於同一個端口接收的報文還可以根據不同的VLAN做不同的動作,可以實現以下功能:

l              為具有不同內層VLAN ID的報文添加不同的外層VLAN Tag

l              根據報文的原有內層VLAN802.1p優先級標記外層VLAN報文的802.1p優先級。

l              可以在添加外層VLAN Tag的同時對內層用戶VLAN ID進行修改。

VLAN TagTPID值可調功能

TPIDTag Protocol Identifier,標簽協議標識)是VLAN Tag中的一個字段,用於表示VLAN Tag的協議類型,IEEE 802.1Q協議規定該字段的取值為0x8100

IEEE802.1Q協議定義的以太網幀的VLAN Tag結構如3所示。

圖3 以太網幀的VLAN Tag結構

設備可以根據TPID值來識別報文中是否攜帶對應的VLAN Tag:當端口收到報文時,根據配置的TPID值與報文中相應的字段進行比較,如果二者一致,則表示報文中攜帶相應的VLAN Tag

另外,不同廠商的設備可能將QinQ報文外層VLAN TagTPID字段設為不同的值。為了和這些設備兼容,用戶可以自行配置該TPID的值,使得發送到公網中的QinQ報文攜帶的TPID值與其他廠商相同,就可以實現與其他廠商的設備互通。

由於TPID字段在以太網報文中所處位置與不帶VLAN Tag的報文中協議類型字段所處位置相同,為避免網絡中報文轉發和接收造成混亂,不允許用戶將TPID值配置為1中列舉的常用協議類型值。

表1 常用協議類型值

協議類型

對應值

ARP

0x0806

PUP

0x0200

RARP

0x8035

IP

0x0800

IPv6

0x86DD

PPPoE

0x8863/0x8864

MPLS

0x8847/0x8848

IPX/SPX

0x8137

IS-IS

0x8000

LACP

0x8809

802.1x

0x888E

集群

0x88A7

設備保留

0xFFFD/0xFFFE/0xFFFF

 

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