Виртуальные локальные сети (VLAN)

Q-in-Q VLAN

Функция Q-in-Q, также известная как Double VLAN, соответствует стандарту IEEE 802.1ad, который является расширением стандарта IEEE 802.1Q. Она позволяет добавлять в маркированные кадры Ethernet второй тег IEEE 802.1Q.

Благодаря функции Q-in-Q провайдеры могут использовать их собственные уникальные идентификаторы VLAN (называемые Service Provider VLAN ID или SP-VLANID) при оказании услуг пользователям, в сетях которых настроено несколько VLAN. Это позволяет сохранить используемые пользователями идентификаторы VLAN (Customer VLAN ID или CVLAN ID), избежать их совпадения и изолировать трафик разных клиентов во внутренней сети провайдера.

Формат кадра Q-in-Q

На рис. 6.18 изображены форматы обычного кадра Ethernet, кадра Ethernet с тегом 802.1Q, кадра Ethernet с двумя тегами 802.1Q.

Рис. 6.18. Формата кадра Ethernet с двумя тегами 802.1Q

Инкапсуляция кадра Ethernet вторым тегом происходит следующим образом: тег, содержащий идентификатор VLAN сети провайдера (внешний тег), вставляется перед внутренним тегом, содержащим клиентский идентификатор VLAN. Передача кадров в сети провайдера осуществляется только на основе внешнего тега SP-VLAN ID, внутренний тег пользовательской сети CVLAN ID при этом скрыт.

Реализации Q-in-Q

Существует две реализации функции Q-in-Q: Port-based Q-in-Q и Selective Q-in-Q. Функция Port-based Q-in-Q по умолчанию присваивает любому кадру, поступившему на порт доступа граничного коммутатора провайдера, идентификатор SP-VLAN, равный идентификатору PVID порта. Порт маркирует кадр независимо от того, является он маркированным или немаркированным. При поступлении маркированного кадра в него добавляется второй тег с идентификатором, равным SP-VLAN. Если на порт пришел немаркированный кадр, в него добавляется только тег с SP-VLAN порта.

Функция Selective Q-in-Q является более гибкой по сравнению с Port-based Q-in-Q. Она позволяет:

• маркировать кадры внешними тегами с различными идентификаторами SP-VLAN в зависимости от значений внутренних идентификаторов CVLAN;
• задавать приоритеты обработки кадров внешних SP-VLAN на основе значений приоритетов внутренних пользовательских CVLAN;
• добавлять к немаркированным пользовательским кадрам помимо внешнего тега SP-VLAN внутренний тег CVLAN.

Значения TPID в кадрах Q-in-Q

В теге VLAN имеется поле идентификатора протокола тега (TPID, Tag Protocol IDentifier), который определяет тип протокола тега. По умолчанию значение этого поля для стандарта IEEE 802.1Q равно 0x8100.

На устройствах разных производителей TPID внешнего тега VLAN кадров Q-in-Q может иметь разные значения по умолчанию. Для того чтобы кадры Q-in-Q могли передаваться по общедоступным сетям через устройства разных производителей, рекомендуется использовать значение TPID внешнего тега равное 0x88A8, согласно стандарту IEEE 802.1ad.

Роли портов в Port-based Q-in-Q и Selective Q-in-Q

Все порты граничного коммутатора, на котором используются функции Port-based Q-in-Q или Selective Q-in-Q, должны быть настроены как порты доступа (UNI) или Uplink-порты (NNI):

• UNI (User-to-Network Interface) — эта роль назначается портам, через которые будет осуществляться взаимодействие граничного коммутатора провайдера с клиентскими сетями;
• NNI (Network-to-Network Interface) — эта роль назначается портам, которые подключаются к внутренней сети провайдера или другим граничным коммутаторам.

Политики назначения внешнего тега и приоритета в Q-in-Q

Функция Selective Q-in-Q позволяет добавлять в кадры различные внешние теги VLAN, основываясь на значениях внутренних тегов. Для этого на портах UNI граничного коммутатора необходимо задать правила соответствия идентификаторов CVLAN идентификаторам SP-VLAN (vlan translation).

Помимо этого, на коммутаторах D-Link с поддержкой функции Q-in-Q, можно активизировать режим Missdrop. При настройке Selective Q-in-Q, включение этого режима позволит отбрасывать кадры, не подходящие ни под одно из правил соответствия идентификаторов. При настройке Port-based Q-in-Q, режим Missdrop надо отключать, чтобы порт коммутатора мог принимать кадры не подходящие ни под одно из правил vlan translation. В этом случае входящим кадрам будет присваиваться внешний тег равный PVID соответствующего порта UNI.

Значение приоритета внешнего тега по умолчанию равно значению приоритета внутреннего тега, если кадр является маркированным. Если приоритет в полученном кадре отсутствует, то в качестве приоритета вешнего тега будет использоваться приоритет соответствующего входного порта UNI.

Базовая архитектура сети с функцией Port-based Q-in-Q

На рис. 6.19 показана базовая архитектура сети провайдера услуг с функцией Port-based Q-in-Q. Граничные коммутаторы сети провайдера услуг PE-1 и PE-2 позволяют обрабатывать трафик виртуальных локальных сетей двух подключенных к ним клиентских сетей. Каждому клиенту провайдером присвоен уникальный идентификатор VLAN: SP-VLAN 50 для клиента A и SP-VLAN 100 для клиента B. При передаче кадра из клиентской сети в сеть провайдера, в его заголовок будет добавляться второй тег 802.1Q: для сети А - SP-VLAN 50, для сети В - SP-VLAN 100. При передаче кадра из сети провайдера в клиентскую сеть второй тег будет удаляться граничным коммутатором.