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VLAN技术详解(免费下载)

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图1为基于传统的802.1Q协议的网络,假设某用户的网络1和网络2位于两个不同地点,并分别通过服务提供商的PE1、PE2接入骨干网,如果用户需要将网络1的VLAN200-300和网络2的VLAN200-300互联起来,那么必须将CE1、PE1、P和PE2、CE2的相连端口都配置为 Trunk属性,并允许通过VLAN200-300,这种配置方法必须使用户的VLAN在骨干网络上可见,不仅耗费服务提供商宝贵的VLAN ID资源(一共只有4094个VLAN ID资源),而且还需要服务提供商管理用户的VLAN号,用户没有自己规划VLAN的权利。

图一

为了解决上述问题,QinQ协议向用户提供一个唯一的公网VLAN ID,这个特殊的VLAN ID被称作Customer-ID,将用户私网VLAN tag封装在这个新的Customer-ID中,依靠它在公网中传播,用户私网VLAN ID在公网中被屏蔽,从而大大地节省了服务提供商紧缺的VLAN ID资源,如图2所示。

在QinQ模式下,PE上用于用户接入的端口被称作用户端口。在用户端口上使能QinQ功能,并为每个用户分配一个Customer-ID,此处为3,不同的PE上应该为同一网络用户分配相同的Customer-ID.当报文从CE1到达PE1时,带有用户内部网络的VLAN tag 200-300,由于使能了QinQ功能,PE上的用户端口将再次为报文加上另外一层VLAN tag,其ID就是分配给该用户的Customer-ID.此后该报文在服务提供商网络中传播时仅在VLAN 3中进行且全程带有两层VLAN tag(内层为进入PE1时的tag,外层为Customer-ID),但用户网络的VLAN信息对运营商网络来说是透明的。当报文到达PE2,从PE2 上的客户端口转发给CE2之前,外层VLAN tag被剥去,CE2收到的报文内容与CE1发送的报文完全相同。PE1到PE2之间的运营商网络对于用户来说,其作用就是提供了一条可靠的二层链路。 可见,使用QinQ组建VPN具有如下特点:

● 无需信令来维持隧道的建立,通过简单的静态配置即可实现,免去了繁杂的配置,维护工作。

● 运营商只需为每个用户分配一个Customer-ID,提升了可以同时支持的用户数目;而用户也具有选择和管理VLAN ID资源的最大自由度(从1-4096中任意选择)。

● 在运营商网络的内部,P设备无需支持QinQ功能,即传统的三层交换机完全可以满足需求,极大地保护了运营商的投资。

● 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。 因此,无论是对于运营商还是用户来说,采用QinQ方式组建VPN都是一种低成本,简便易行,易于管理的理想方式。 QinQ典型组网

下面通过一个典型的组网方案来说明QinQ的应用。

如图3所示,该网有两个用户,用户1需要将自己在A点的VLAN 1-100和D点的VLAN 1-100连接起来,用户2需要将自己在B点的VLAN 1-200和C点的VLAN 1-200连接起来,传统的802.1Q组网是不可能实现这一需求的,因为两个用户所使用的VLAN ID号有冲突,但是利用QinQ却可轻易地实现这一需求。

在图3中,中间的网络为服务提供商的网络,它由四台S3552实现VPN用户的接入(网络中可能还有其它交换机,此处为简单起见,略去),相互之间通过环状千兆链路连接实现链路备份,使能STP协议。这四台设备之间通过Trunk端口连接,可透传任意VLAN报文,为了达到自动VLAN学习的目的,还可启动GVRP协议。需要注意的是,所有这些二层协议只能在网络侧的端口使能,而不能在用户接入端口上使能,避免用户私有网络受到服务提供商网络的干扰。

用户1使用Customer-ID 30的QinQ端口进行接入,用户2使用Customer-ID 40的QinQ端口进行接入,保证它们在公网上通过Trunk端口进行传输,互不影响。

用户可在私网内部运行STP协议,实现链路备份。例如,用户1的A点使用了两条链路连到S3552,STP可自动地将一条链路断开,避免形成环路。注意,此时S3552的两个QinQ接入端口均不能使能STP协议,这是因为它们属于用户私网拓扑,与公网无关。 QinQ对其它特性的影响

由于在用户接入端口使能了QinQ,导致VPN用户的报文在网络上传播时带有两层VLAN tag,此时三层交换机的三层交换功能对于这种特殊的报文失效,因为交换机无法正确地获取报文内携带的IP地址等信息。但我们不必为此担心,因为VPN报文只在Customer-ID对应的VLAN内作二层转发,根本无需使用三层信息进行转发。而对于运营商网络内的其它普通报文,由于属于不同的VLAN,三层转发不会受到影响。

在使能QinQ的用户接入端口,仍然可以使用acl规则对报文进行流分类,流限速,重定向等qos/acl*作,这无疑有利于运营商面向不同用户提供不同层次的差别服务。对于用户来说,选择适合自己需求的服务能够节省开支;而运营商也可以借此吸引更广泛的用户对象。

5 QOS功能

QoS(Quality of Service,服务质量)是各种存在服务供需关系的场合中普遍存在 的概念,它评估服务方满足客户服务需求的能力。评估通常不是精确的评分,而是 注重分析在什么条件下服务是好的,在什么情况下还存在着不足,以便有针对性地 做出改进。

在Internet 中,QoS 所评估的就是网络转发分组的服务能力。由于网络提供的服 务是多样的,因此对QoS 的评估可以基于不同方面。通常所说的QoS,是对分组 转发过程中为延迟、抖动、丢包率等核心需求提供支持的服务能力的评估。 QOS一般是当网络存在拥塞时,优先发送优先级高的数据业务。 5.1 基于端口优先级

基于端口的优先级即配置该端口接收的数据映射进高优先级队列还是低优先级队列。只有当高优先级队列的数据发送完后再发送低优先级队列的数据。

5.2 基于802.1Q优先级

(2) 802.1p 优先级

802.1p 优先级位于二层报文头部,适用于不需要分析三层报头,而需要在二层环 境下保证QoS 的场合。

4 个字节的802.1Q 标签头包含了2 个字节的TPID(Tag ProtocolIdentifier,标签协议标识,取值为0x8100)和2 个字节的TCI(Tag ControlInformation,标签控制信息)。

在上图中,TCI 中Priority 字段就是802.1p 优先级,也称为CoS 优先级。它由3

个bit 组成,取值范围为0~7。

之所以称此优先级为802.1p 优先级,是因为有关这些优先级的应用是在802.1p规范中被详细定义。

基于802.1Q的优先级既是优先级TAG为0-7的VLAN包映射进高优先级队列还是低优先级队列。通常TAG为0-3的VLAN包为低优先级队列,TAG为4-7的VLAN包为高优先级队列。

5.3 基于DSCP优先级 1.2.1 优先级

下面介绍一下IP 优先级、ToS 优先级、DSCP 优先级。 (1) IP 优先级、ToS 优先级和DSCP 优先级

IP header 的ToS 字段有8 个bit,其中:

",?前3 个bit 表示的是IP 优先级,取值范围为0~7; ",?第3~6 这4 个bit 表示的是ToS 优先级,取值范围为0~15; ",?RFC2474 重新定义了IP 报文头部的ToS 域,称之为DS 域,其中DSCP(Differentiated Services CodePoint,差分服务编码点)优先级用该域的前6 个bit(0~5bit)表示,取值范围为0~63,后2 个bit(6、7bit)是保留位。

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图1为基于传统的802.1Q协议的网络,假设某用户的网络1和网络2位于两个不同地点,并分别通过服务提供商的PE1、PE2接入骨干网,如果用户需要将网络1的VLAN200-300和网络2的VLAN200-300互联起来,那么必须将CE1、PE1、P和PE2、CE2的相连端口都配置为Trunk属性,并允许通过VLAN200-300,这种配置方法必须使用户的VLAN在骨干网络上可
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