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QinQ技术


QinQ 技术
QinQ 技术......................................................................................................................................... 1 1 QinQ 的产生背景.................................................................................................................. 2 2 QinQ 的作用及原理 .............................................................................................................. 2 3 QinQ 报文格式..................................................................................................................... 3 4 基本 QinQ............................................................................................................................. 4 5 灵活 QinQ............................................................................................................................. 4 6 区别....................................................................................................................................... 4 7 VLAN Tag 的 TPID 值可调功能 ........................................................................................... 5 8 灵活 QinQ 应用..................................................................................................................... 6 8.1 网络拓扑................................................................................................................... 6 8.2 配置说明.................................................................................................................... 6 8.3 上行数据行为 ............................................................................................................ 6 8.4 下行数据行为 ............................................................................................................ 7 9 不同数据包在服务商边界交换机中的处理方式 ................................................................ 8 10 参考文档........................................................................................................................... 11

1 QinQ 的产生背景
IEEE802.1Q 中定义的 VLAN Tag 域中只有 12 个比特位用于表示 VLAN ID, 所以设备最多可以支持 4094 个 VLAN。在实际应用中,尤其是在城域网中,需 要大量的 VLAN 来隔离用户,4094 个 VLAN 远远不能满足需求。

2 QinQ 的作用及原理
设备提供的端口 QinQ 特性是一种简单、灵活的二层 VPN 技术,它通过在运 营商网络边缘设备上为用户的私网报文封装外层 VLAN Tag,使报文携带两层 VLAN Tag 穿越运营商的骨干网络 (公网) 在公网中, 。 设备只根据外层 VLAN Tag 对报文进行转发, 并将报文的源 MAC 地址表项学习到外层 Tag 所在 VLAN 的 MAC 地址表中,而用户的私网 VLAN Tag 在传输过程中将被当作报文中的数据部分来 进行传输。

QinQ 特性使得运营商可以用一个 VLAN 为含有多个 VLAN 的用户网络服务。 如 图 1 所示,用户网络 A 的私网 VLAN 为 VLAN 1~10,用户网络 B 的私网 VLAN 为 VLAN 1~20。 运营商为用户网络 A 分配的 VLAN 为 VLAN 3, 为用户网络 B 分配的 VLAN 为 VLAN 4。当用户网络 A 的带 VLAN Tag 的报文进入运营商网络时, 报文外面会被封装上一层 VLAN ID 为 3 的 VLAN Tag; 当用户网络 B 的带 VLAN Tag 的报文进入运营商网络时,报文外面会被封装上一层 VLAN ID 为 4 的 VLAN Tag。 这样, 不同用户网络的报文在公网传输时被完全分开, 即使两个用户网络的 VLAN 范围存在重叠,在公网传输时也不会产生混淆。

3 QinQ 报文格式

图 2 QinQ 报文格式图 QinQ 报文有固定的格式,就是在 802.1Q 的标签之上再打一层 802.1Q 标签, QinQ 报文比正常的 802.1Q 报文多四个字节。 另外,对于 QinQ 报文的 ETYPE 值 (TPID) ,不同的厂家有不同的设置,默认的 0x8100,有些厂家采用 0x9100,为 了实现互通,有些设备支持基于端口的 QinQ 协议配置,即用户可以在设备端口 上设置 QinQ protocol 0x9100(该值可以由用户任意指定) ,这样端口就会将报 文外层 VLAN tag 中的 ETYPE 值替换为 0x9100 再进行发送,从而使发送到其他设 备端口的 QinQ 报文可以被设备识别。

4 基本 QinQ
基本 QinQ 是基于端口方式实现的。开启端口的基本 QinQ 功能后,当该端 口接收到报文,设备会为该报文打上本端口缺省 VLAN 的 VLAN Tag。如果接收 到的是已经带有 VLAN Tag 的报文,该报文就成为双 Tag 的报文;如果接收到的 是不带 VLAN Tag 的报文,该报文就成为带有端口缺省 VLAN Tag 的报文。

5 灵活 QinQ
灵活 QinQ 是对 QinQ 的一种更灵活的实现, 它是基于端口与 VLAN 相结合 的方式实现的。除了能实现所有基本 QinQ 的功能外,对于同一个端口接收的报 文还可以根据不同的 VLAN 做不同的动作,可以实现以下功能: 为具有不同内层 VLAN ID 的报文添加不同的外层 VLAN Tag。 指定外层标签的 802.1p 优先级(可否根据内层映射待确定) 指定外层标签的 TPID

6 区别
基本的 QinQ 是以物理端口来划分用户或用户网络,当多个不同用户以不同 的 VLAN 接入到同一个端口时则无法区分用户,在运营商接入环境中往往需要根 据用户的应用和接入地点 (设备) 来区分用户, 基于这种应用产生了灵活的 QinQ. 对于上行数据,基本的 QinQ 是对整个端口的数据不做区分,同等对待,全部封 装外层标签,灵活 QinQ 只是对特定的符合条件的数据流封装外层标签处理,匹 配更精细,能够根据 VLAN 区分用户或用户网络,组网更灵活。对于下行数据, 两者的处理没有区别。 灵活 QinQ 还可以通过用户报文的其他特征来实现业务区分,打上不同的外 层标签,我们现在不支持这种实现。

7 VLAN Tag 的 TPID 值可调功能
TPID(Tag Protocol Identifier,标签协议标识)是 VLAN Tag 中的一个 字段,用于表示 VLAN Tag 的协议类型,IEEE 802.1Q 协议规定该字段的取值为 0x8100。 IEEE802.1Q 协议定义的以太网帧的 VLAN Tag 结构如 图 3 所示。

设备可以根据 TPID 值来识别报文中是否携带对应的 VLAN Tag:当端口收 到报文时,根据配置的 TPID 值与报文中相应的字段进行比较,如果二者一致, 则表示报文中携带相应的 VLAN Tag。 另外, 不同厂商的设备可能将 QinQ 报文 外层 VLAN Tag 的 TPID 字段设为不同的值。为了和这些设备兼容,用户可以自行 配置该 TPID 的值,使得发送到公网中的 QinQ 报文携带的 TPID 值与其他厂商 相同,就可以实现与其他厂商的设备互通。 由于 TPID 字段在以太网报文中所处 位置与不带 VLAN Tag 的报文中协议类型字段所处位置相同,为避免网络中报文 转发和接收造成混乱,不允许用户将 TPID 值配置为表 1 中列举的常用协议类型 值。我们现在的系统选用的芯片只支持全局设置 TPID 的值。不支持基于端口配 置 TPID。

8 灵活 QinQ 应用

8.1 网络拓扑

8.2 配置说明
选取 EETH 其中一个端口与 GE 一个端口,作为业务组成员,GE 上实现 QINQ 功能,UNI 口为 EETH,NNI 口为 GE 端口,SVLAN=100,匹配 10 的数据流进行增 减标签操作, 在配置端口加入 vlan 时,需要将 UNI 侧端口以 untagged 方式加入 SVLAN, NNI 侧端口以 tagged 方式加入 SVLAN,即此处需要配置 VLAN100 中 EETH 为 untagged.,GE 口为 tagged。为什么??

8.3 上行数据行为
背板到 GE 的数据,匹配 CVLAN 的,会加上一个外层 SVLAN 标签,其他数据 透传(行为不受 QinQ 的影响)

EETH 入口数据 CVLAN SVLAN

背板数据 CVLAN 10 SVLAN 无

GE 出口数据 CVLAN 10 SVLAN 100

说明 EETH PVID=10 EETH 能够转发 VLAN10 的数 据

untagged 无

10



10



10

100

EETH 能够转发 VLAN10 的数 据

100



不通

不通

不通

不通

EETH 不能转发 VLAN100 的数 据

100



100



EETH 能够转发 VLAN100 的数 据

N (!10 !100)



不通

不通

不通

不通

EETH 不能够转发 VLAN:N 的 数据

N



不通

不通

EETH 能够转发 VLAN:N 的数 据 GE 不能转发 VLAN:N 的数据

N



N



EETH 能够转发 VLAN:N 的数 据 GE 能够转发 VLAN:N 的数据

补充说明: GE 口必须是 TAGGED 方式属于 VLAN100,EETH 必须是 UNTAGGED 方式属于 VLAN100 入口数据,如果有多个 VLAN 标签时,此处的 CVLAN 值为最外层标签的值, 后面的标签看成数据 如果 EETH 的入口 PVID 不为 10 时,untagged 的数据到背板的数据会带上相 应的 PVID,后面直接参考上表即可

8.4 下行数据行为
外层标签为 SLVAN 的数据会被剥掉该标签到背板,其他数据透传(行为不受 QinQ 的影响) 。

GE 入口数据 CVLAN 10 SVLAN 100

背板数据 CVLAN 10 SVLAN 无

EETH 出口数据 CVLAN 10 SVLAN 无

说明 EETH PVID=10 EETH 能够转发 VLAN10 的数 据

10

100

10



untagged 无

EETH 出口配置剥掉 VLAN10 标签

N(!10) N(!10) 无

100 100 100

N N 无

无 无 无

不通 N 无

不通 无 无

EETH 不转发 VLAN:N 的数据 EETH 转发 VLAN:N 的数据 EETH 能够转发 untagged 的 数据

N 或 者 M(!100) 不通 无 N 或 者 M(!100) N 无 N 或 者 M(!100) N 无 补充说明:

不通

不通

不通

GE 不能转发 VLAN:M 的数据

M(!100) 不通

不通

EETH 不转发 VLAN:M 的数据

M(!100) N

M(!100) EETH 转发 VLAN:M 的数据

GE 口必须是 TAGGED 方式属于 VLAN100,EETH 必须是 UNTAGGED 方式属于 VLAN100 入口数据外层 VLAN 标签为 SVLAN,后面无标签则认为 CVLAN 为 untagged, 有作为 CVLAN 标签,2 层标签以外的标签作为数据看待。 EETH 如果配置为可以剥掉背板过来的数据的 VLAN 标签,则出口数据为 untagged

9 不同数据包在服务商边界交换机中的处理方式

Ethernet MAC header DA SA C C TPID SPTPID VID SPVLAN TPID CTPID VID CVLAN TL TL DATA XXXXX X

NNI
Ethernet MAC header DA SA C C TPID SPTPID VID SPVLAN TPID CTPID VID CVLAN TL TL DATA XXXXX X

UNI

UNI

UNI

UNI

Ethernet MAC header DA SA C C TPID CTPID VID CVLAN TL TL DATA XXXXX X DA SA C C

Ethernet MAC header TPID CTPID VID CVLAN TL TL DATA XXXXX X

Tagged 包由 UNI 端口进入时的情况

Untagged 包由 UNI 端口进入时的情况

SPVLAN tagged 包由 NNI 端口进入的情况

Double tagged 包由 NNI 端口进入的情况

10 参考文档
《QinQ 测试结果》杨军 《QinQ 技术介绍》H3C 《QinQ 技术白皮书》HW 《QinQ 特性需求说明书.doc》


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