IEEE 802.1Q - IEEE 802.1Q

IEEE 802.1Q, часто называемый Dot1q, это сеть стандарт, который поддерживает виртуальные локальные сети (VLAN) на IEEE 802.3 Ethernet сеть. Стандарт определяет систему Маркировка VLAN за Кадры Ethernet и сопутствующие процедуры, которые будут использоваться мосты и переключатели в обращении с такими кадрами. Стандарт также содержит положения о качество обслуживания схема приоритезации, известная как IEEE 802.1p и определяет Общий протокол регистрации атрибутов.

Части сети, которые поддерживают VLAN (т. Е. Соответствуют IEEE 802.1Q), могут включать теги VLAN. Когда кадр попадает в часть сети, поддерживающую VLAN, добавляется тег, представляющий членство в VLAN.^[а] Каждый кадр должен отличаться как находящийся в пределах одной VLAN. Предполагается, что кадр в части сети с поддержкой VLAN, не содержащей тега VLAN, проходит по собственный VLAN.

Стандарт разработан IEEE 802.1, а рабочая группа из IEEE 802 комитет по стандартам и продолжает активно пересматриваться. Одним из примечательных изменений является 802.1Q-2014, в который включены IEEE 802.1aq (Наведение кратчайшего пути) и большая часть IEEE 802.1D стандарт.^[1]

Формат кадра

Вставка тега 802.1Q в кадр Ethernet

802.1Q добавляет 32-битное поле между источником MAC-адрес и EtherType поля исходного кадра. В соответствии с 802.1Q минимальный размер кадра остается 64 байта, но мост может увеличить минимальный размер кадра с 64 до 68 байтов при передаче. Это позволяет легко вставлять тег без дополнительных отступов.^[2][3] а максимальный размер кадра увеличен с 1518 до 1522 байтов. Два байта используются для идентификатора протокола тега (TPID), два других байта - для информации управления тегом (TCI). Поле TCI делится на PCP, DEI и VID.^[4]

Формат тега 802.1Q

16 бит	3 бита	1 бит	12 бит
TPID	TCI
	PCP	DEI	VID

Идентификатор протокола тега (TPID)

16-битное поле, установленное на значение 0x8100, чтобы идентифицировать кадр как кадр с тегами IEEE 802.1Q. Это поле находится в той же позиции, что и поле EtherType в немаркированных кадрах, и поэтому используется для отличия кадра от немаркированных кадров.

Информация управления тегами (TCI)

16-битное поле, содержащее следующие подполя:

Кодовая точка приоритета (PCP)

3-битное поле, которое относится к IEEE 802.1p класс обслуживания и соответствует уровню приоритета кадра. Различные значения PCP могут использоваться для определения приоритетов различных классов трафика.^[5]

Индикатор соответствия критериям удаления (DEI)

1-битное поле. (ранее CFI^[b]) Может использоваться отдельно или вместе с PCP для обозначения фреймов, которые могут быть отброшены при наличии перегрузки.^[7]

Идентификатор VLAN (VID)

12-битное поле, определяющее VLAN, к которой принадлежит кадр. Шестнадцатеричные значения 0x000 и 0xFFF зарезервированы. Все остальные значения могут использоваться как идентификаторы VLAN, что позволяет использовать до 4094 VLAN. Зарезервированное значение 0x000 указывает, что кадр не содержит идентификатора VLAN; в этом случае тег 802.1Q указывает только приоритет (в полях PCP и DEI) и называется приоритетный тег. На мостах VID 0x001 (идентификатор VLAN по умолчанию) часто зарезервирован для управление сетью VLAN; это зависит от производителя. Значение VID 0xFFF зарезервировано для использования в реализации; его нельзя настраивать или передавать. 0xFFF может использоваться для указания совпадения с подстановочными знаками в операциях управления или фильтрации записей базы данных.^[8]

Для кадров (кроме кадров 802.3) с использованием Протокол доступа к подсети (SNAP) инкапсуляция с организационно уникальный идентификатор (OUI) 00-00-00 (чтобы поле идентификатора протокола в заголовке SNAP было EtherType, как указано в RFC  1042 ), значение EtherType в заголовке SNAP устанавливается на 0x8100, а вышеупомянутые дополнительные 4 байта добавляются после заголовка SNAP.^[9] Другими словами, тег VLAN следует за заголовком SNAP. Для кадров 802.3 в формате LLC-SNAP порядок обратный; тег VLAN размещен перед заголовок LLC-SNAP.

Поскольку вставка тега VLAN изменяет кадр, инкапсуляция 802.1Q приводит к пересчету исходного последовательность проверки кадра в трейлере Ethernet.

Стандарт IEEE 802.3ac увеличил максимальный размер кадра Ethernet с 1518 до 1522 байтов, чтобы разместить четырехбайтовый тег VLAN. Некоторые сетевые устройства, которые не поддерживают больший размер кадра, будут успешно обрабатывать эти кадры, но могут сообщать о них как об аномалиях «маленьких гигантов».^[10]

Двойная маркировка

IEEE 802.1ad представила концепцию двойной маркировки. Двойная маркировка может быть полезна для интернет-провайдеры (ISP), что позволяет им использовать свои VLAN для внутренних нужд, передавая трафик от клиентов, которые уже имеют теги VLAN. Внешний (следующий за исходным MAC-адресом и представляющий виртуальную локальную сеть ISP) S-TAG (служебный тег) идет первым, за ним следует внутренний C-TAG (клиентский тег). В таких случаях 802.1ad определяет TPID 0x88a8 для внешнего S-TAG поставщика услуг.

Вставка двойного тега 802.1ad в кадр Ethernet

Другие протоколы

IEEE 802.1Q определяет Протокол регистрации нескольких VLAN (MVRP), приложение Протокол множественной регистрации, позволяя мостам согласовывать набор VLAN, которые будут использоваться по определенному каналу. MVRP заменил более медленный Протокол регистрации GARP VLAN (GVRP) в 2007 году с поправкой IEEE 802.1ak-2007.

Версия стандарта 2003 г. включала Протокол множественного связующего дерева (MSTP), который изначально был определен в IEEE 802.1s.

Смотрите также

• Связь между коммутаторами Cisco (ISL), более старый проприетарный протокол управления Cisco VLAN.
• Протокол динамического транкинга (DTP), проприетарный протокол Cisco для согласования транкинга между двумя устройствами, поддерживающими VLAN.
• Протокол транкинга VLAN (VTP), собственный протокол управления VLAN от Cisco.

Примечания

1. Членство в VLAN определяется портом кадра или комбинацией порт / протокол, в зависимости от того, используется ли классификация VLAN на основе порта или на основе порта и протокола.
2. Это поле ранее обозначалось Индикатор канонического формата (CFI) со значением 0, указывающим MAC-адрес в канонический формат. Для Ethernet он всегда равен нулю. CFI использовался для совместимости между Ethernet и Token Ring сети. Если для кадра, полученного через порт Ethernet, CFI установлен в 1, то этот кадр не будет передан мостом на нетегированный порт.^[6]

Рекомендации

1. 802.1Q-2014 - Мосты и мостовые сети
2. Согласно IEEE 802.1Q, приложение G.2.3 Минимальный размер PDU
3. «Связь между коммутаторами и формат кадра IEEE 802.1Q». Cisco Systems. Получено 2019-09-26.
4. IEEE 802.1Q-2011 пункт 9.6
5. IEEE 802.1Q I.4 Типы трафика и значения приоритета
6. IEEE 802.1Q-2005 пункт 9.6
7. IEEE 802.1Q-2011 пункт 6.9.3
8. IEEE 802.1Q-2005, 9.6 Информация управления тегами VLAN
9. IEEE 802.1Q-2011 пункт 9.4 Форматы идентификатора протокола тегов (TPID)
10. Общие сведения о поддержке Baby Giant / Jumbo Frames на Catalyst 4000/4500 с Supervisor III / IV (PDF), заархивировано из оригинал (PDF) на 2015-04-02

Источники

• IEEE Std. 802.1Q-1998, виртуальные мостовые локальные сети, Дои:10.1109 / IEEESTD.1999.89204, ISBN  0-7381-1537-1
• IEEE Std. 802.1Q-2003, виртуальные мостовые локальные сети, 2003, Дои:10.1109 / IEEESTD.2003.94280, ISBN  0-7381-3663-8
• IEEE Std. 802.1Q-2005, виртуальные мостовые локальные сети, Дои:10.1109 / IEEESTD.2006.216285, ISBN  0-7381-3662-X
• IEEE Std. 802.1Q-2011, Мосты управления доступом к среде (MAC) и виртуальные мостовые локальные сети, Дои:10.1109 / IEEESTD.2011.6009146, ISBN  978-0-7381-6708-4
• IEEE Std. 802.1BR-2012, Виртуальные мостовые локальные сети - расширение порта моста, Дои:10.1109 / IEEESTD.2012.6239543, ISBN  978-0-7381-7281-1
• IEEE Std. 802.1Q-2014, Мосты и мостовые сети, Дои:10.1109 / IEEESTD.2014.6991462, ISBN  978-0-7381-9433-2
  • IEEE Std. 802.1Q-2014 / Cor 1-2015, Исправление 1: Технические и редакционные исправления, Дои:10.1109 / IEEESTD.2016.7374647, ISBN  978-1-5044-0112-8
• «Связь между коммутаторами и формат кадра IEEE 802.1Q». Cisco Systems. Получено 2019-01-10.