QinQ报文技术浅析

QinQ报文技术浅析

摘 要：QinQ技术通过在以太帧中堆叠两个802.1Q报头，有效地扩展了VLAN数目，使VLAN的数目最多可达4096x4096个。同时，多个VLAN能够被复用到一个核心VLAN中。MSP通常为每个客户建立一个VLAN模型，用通用属性注册协议/通用VLAN注册协议（GARP/GVRP）自动监控整个主干网络的VLAN，并通过扩展生成树协议（STP）来加快网络收敛速度，从而为网络提供弹性。 关键词：以太网帧；报头；协议；收敛 中图分类号：TP139 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2015） 02-0000-02

QinQ技术[1]（也称Stacked VLAN或Double VLAN）是指将用户私网VLAN标签封装在公网VLAN标签中，使报文带着两层VLAN标签穿越运营商的骨干网络，在公网中只根据外层VLAN标签传播，私网VLAN标签被屏蔽，这样，不仅对数据流进行了区分，而且由于私网VLAN标签被透明传送，不同的用户VLAN标签可以重复使用，只需要外层VLAN标签的在公网上唯一即可，实际上也扩大了可利用的VLAN标签数量。

QinQ的标准是IEEE802.1ad（IEEE802.1ad的全称是：Virtual Bridged Local Area Networks Amendment4：Provider

Bridges）该标准是在2006年5月份才形成正式标准的，所以当前我们常见的各厂商实现的QinQ和该标准有较大的不同，但各厂商的实现均大同小异。 一、QinQ的产生

随着三层交换机的不断成熟和大量应用，许多企业网和小型城域网用户都倾向于使用三层交换机来搭建骨干网，由于以下三个原因，这些用户一般都不愿意使用基于MPLS或者IP协议的VPN：

（1）配置、维护工作相对比较繁杂；

（2）许多厂商的三层交换机不支持MPLS功能，如果用户搭建基于MPLS的VPN，势必要淘汰这些设备，浪费资源；

（3）支持MPLS功能的单板一般价格昂贵，小型用户难以承受。

而QinQ可以提供一种廉价、简洁的二层VPN解决方案，不需要信令协议的支持，可以通过纯静态配置实现，而且只需要网络边缘设备支持QinQ，内部只需要可以支持802.1Q[2]的设备即可，所以越来越多的小型用户倾向于使用该功能构建自己的VPN网络。

此外运营商在通过Ethernet提供Internet接入业务时需要对客户标识，做到精细化管理，而且随着新业务的开展（如Triple-Play、Wholesale、VPN），运营商还需要对业务进行细

分，以区别提供不同的管道、QoS策略。原有基于802.1Q只有4096个vlan标识不能满足这样的需要，QinQ正好可以扩展这样的标识，同时还可以利用不同的VLAN来区分运营商的服务和不同的客户。利用QinQ提供接入时具用以下的优点：

（1）可以解决日益紧缺的公网VLAN ID资源问题； （2）用户可以规划自己的私网VLAN ID，不会导致与公网VLAN ID冲突；

（3）提供一种较为简单的二层VPN解决方案； （4）使用户网络具有较高的独立性，在服务提供商升级网络时，用户网络不必更改原有的配置；

（5）可以按不同层次的VLAN ID来区分不同的业务； （6）QinQ技术上完全可以多层嵌套，没有限制，仅受Ethernet报文长度的限制，具有很好的扩充性。 二、QinQ报文封装

QinQ的报文封装就是在原有802.1Q报文中的TAG头上再加上一层TAG封装[3]，用来扩展VLAN的范围，如图1所示：

三、QinQ的报文转发过程

在通过QinQ实现简单的二层VPN过程中报文是按如下方式转发：

图2中在运营商网中使用VLAN20来标识客户A、

VLAN30标识客户B，当客户A的报文到达运营商的边缘交换机时，边缘交换机均给客户A的报文打上一个外层标签（VLAN20），然后在VLAN20中转发，报文在离开运营商网络时再剥离掉外层的标签，从而实现一个简单二层VPN功能。

四、QinQ报文的TPID值可调功能

TPID（Tag Protocol Identifier，标签协议标识）[4]是VLAN Tag中的一个字段，IEEE 802.1Q协议规定该字段的取值为0x8100。IEEE 802.1Q协议定义的以太网帧的Tag报文结构如图3所示：

通常在QinQ中设备的内外层标签的TPID值均采用协议规定的0x8100，但是某些厂商的设备将QinQ报文外层Tag的TPID值设置为0x9100或0x9200，为了和这些设备兼容，并提供较高的灵活性，我司支持QinQ功能的交换机基本上均提供了QinQ报文TPID值可调功能（需要注意有的设备整机支持，有的设备是端口支持），能修改QinQ设备的外层标签的TPID值。（在本文的802.1ad部分我们将会看到802.1ad所规定的TPID为0x88a8，所以当设备同标准802.1ad设备作QinQ对接时也需要TPID可调功能）。 六、灵活的QinQ

在前面我们所讲的QinQ中，通常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