QinQ(802.1Q-in-802.1Q),也叫做VLAN Stacking或Double VLAN,由IEEE 802.1ad标準定義,是一項擴展VLAN空間的技術,通過在802.1Q标簽報文的基礎上再增加一層802.1Q的Tag來達到擴展VLAN空間的目的。一般應用在骨幹網中,通過将用戶私網VLAN Tag封裝在公網VLAN Tag中,使報文帶着兩層VLAN Tag穿越運營商的骨幹網絡(公網),擴充VLAN數量,實現對用戶的精細化管理。
為什麼需要QinQ?IEEE 802.1Q中定義的VLAN ID隻有12個比特,僅能表示4096個VLAN域,随着網絡規模的擴大,4096個VLAN域已無法滿足網絡擴容的需求,為此,IEEE 802.1ad中在原有的802.1Q報文的基礎上增加一層802.1Q Tag(也叫做VLAN Tag或标簽),使VLAN數量增加到4094×4094,這種雙層Tag的報文就叫做QinQ報文。
随着以太網的進一步發展以及運營商精細化運作的要求,QinQ的雙層Tag又有了新的應用場景。它的内外層Tag可以代表不同的信息,如内層Tag代表用戶,外層Tag代表業務。另外,QinQ報文帶着兩層Tag穿越運營商網絡,内層Tag透明傳送,也是一種簡單、實用的VPN技術。
所以,QinQ産生的兩大背景是:一是解決日益緊缺的VLAN ID資源問題;二是滿足業務精細化管理的需求。
QinQ應用場景有哪些?在企業網中,可以不同的業務封裝不同VLAN Tag,使不同的業務按需獲取不同的資源。如下圖所示,PC、VOIP、IPTV由于應用場景和需求不同,在企業内部屬于不同的VLAN,訪問公網時,針對不同的内層VLAN Tag添加不同的外層VLAN Tag。
在運營商網絡中,為節省運營商公網VLAN ID資源,用戶在使用運營商網絡傳輸報文時,内層使用不同的VLAN ID區分不同部門,外層使用相同的VLAN ID。如下圖所示,不同區域部門的用戶需要跨越運營商網絡相互通信,為節省運營商VLAN ID,用戶報文在運營商網絡中轉發時,統一都添加一層VLAN ID為3的Tag。
QinQ報文有固定的格式,就是在802.1Q的标簽之上再打一層802.1Q标簽,QinQ報文比802.1Q報文多四個字節。這四個字節用作外層标簽,即運營商網絡的公網VLAN Tag。原802.1Q的Tag用作内層标簽,即私網VLAN Tag。QinQ報文封裝格式如下圖所示。
如下圖所示,通過對802.1Q封裝和QinQ封裝的報文抓包,可以明顯看出QinQ報文比802.1Q多了一層802.1Q标簽。
根據識别報文的方式和添加外層标簽的位置,QinQ的實現方式可以分為下面兩種。
基于接口的QinQ封裝也叫做基本QinQ或QinQ隧道(QinQ Tunnel),就是對接口收到的所有報文都添加一層VLAN ID相同的外層Tag。
基于流的QinQ封裝也叫做靈活QinQ,首先對進入接口的報文根據指定規則分類,然後對于不同類型的報文選擇封裝何種外層Tag。
例如:當同一企業的不同業務使用不同的VLAN ID時,可以根據VLAN ID進行對報文進行分類。假設PC上網的VLAN ID範圍是101~200;IPTV的VLAN ID範圍是201~300;大客戶的VLAN ID範圍是301~400。設備收到業務報文後,可以根據VLAN ID範圍對不同的業務添加不同的外層Tag。對PC上網業務封裝上外層Tag 100,對IPTV封裝上外層Tag 300,對大客戶封裝上外層Tag 500。
常見的對報文分類的方式包括如下幾種:
在QinQ典型組網中,有兩個重要的設備角色:CE(Customer Edge)設備和PE(Provider Edge )設備。CE設備與用戶相連,對用戶報文封裝第一層VLAN Tag,即内層VLAN Tag;PE設備是CE設備的下遊設備,對CE設備轉發過來的報文封裝第二層VLAN Tag,即外層VLAN Tag。
如下圖所示,部門A和部門B分布在不同的辦公點,部門A和部門B通過運營商網絡相互通信,部門A和部門B分别使用VLAN 10和VLAN 20進行通信,該企業僅申請到一個公網VLAN 3。當CE1和CE3對應的部門A的用戶相互通信時,CE1用戶發送到CE3用戶的報文,VLAN Tag的添加和剝離流程如下。
如上描述,通過QinQ技術可以實現兩個VLAN相同的二層用戶網絡通過骨幹網絡互聯,但是通過QinQ技術需要增加額外的報文開銷(增加一層VLAN Tag)。通過VLAN Mapping技術也可以實現兩個VLAN相同的二層用戶網絡通過骨幹網絡互聯。
一側用戶網絡的帶有VLAN Tag的二層報文進入骨幹網後,骨幹網邊緣設備将用戶網絡的VLAN(稱為C-VLAN)修改為骨幹網中可以識别和承載的VLAN(稱為S-VLAN),傳輸到另一側之後,邊緣設備再将S-VLAN修改為C-VLAN。這樣就可以很好的實現兩個用戶網絡二層無縫連接。
VLAN Mapping還可以應用在另一種場景中,如果由于規劃的差異,導緻兩個直接相連的二層網絡中部署的VLAN ID不一緻。但是用戶又希望可以把兩個網絡作為單個二層網絡進行統一管理。此時也可以在連接兩個網絡的交換機上部署VLAN Mapping功能,實現兩個網絡之間不同VLAN ID的映射,達到二層互通和統一管理的目的。VLAN Mapping的相關信息,請參考VLAN Mapping配置(S系列交換機)。
VXLANVXLAN(Virtual eXtensible Local Area Network),也稱為虛拟可擴展LAN,顧名思義,VXLAN是一種擴展VLAN的網絡虛拟技術。VXLAN作為NVO3技術之一,本質上也屬于一種VPN技術,能夠在任意路由可達的網絡上疊加二層虛拟網絡,通過VXLAN網關實現VXLAN網絡内部的互通,同時,也可以實現與傳統的非VXLAN網絡的互通。另外,VXLAN通過引入了類似VLAN ID的用戶标識,VXLAN網絡标識VNI(VXLAN Network Identifier),由24比特組成,支持多達16M的VXLAN段,解決雲計算中海量租戶隔離的問題。
,更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!