ИЭЭЭ 802.1Q

IEEE 802.1Q , часто называемый Dot1q , — это сетевой стандарт, который поддерживает виртуальные локальные сети (VLAN) в IEEE 802.3 сети Ethernet . Стандарт определяет систему маркировки VLAN для кадров Ethernet и сопутствующие процедуры, которые будут использоваться мостами и коммутаторами при обработке таких кадров. Стандарт также содержит положения о схеме определения приоритетов качества обслуживания, широко известной как IEEE 802.1p , и определяет общий протокол регистрации атрибутов .

Части сети, поддерживающие VLAN (т. е. соответствующие стандарту IEEE 802.1Q), могут включать теги VLAN. Когда кадр попадает в часть сети, поддерживающую VLAN, добавляется тег, обозначающий членство в VLAN. ^{[ а ]} Каждый кадр должен различаться как принадлежащий ровно одной VLAN. Предполагается, что кадр в части сети, поддерживающей VLAN, которая не содержит тега VLAN, передается по собственной VLAN .

Стандарт был разработан IEEE 802.1 , рабочей группой комитета по стандартизации IEEE 802 , и продолжает активно пересматриваться с заметными поправками, включая IEEE 802.1ad , IEEE 802.1ak и IEEE 802.1s . Версия 802.1Q-2014 включает стандарт IEEE 802.1D-2004 . ^{[ 1 ]}

Формат кадра

Вставка тега 802.1Q в кадр Ethernet

802.1Q добавляет 32-битное поле между MAC-адресом источника и полями EtherType исходного кадра. В соответствии со стандартом 802.1Q максимальный размер кадра увеличивается с 1518 байт до 1522 байт. Минимальный размер кадра остается 64 байта, но мост может увеличить минимальный размер кадра с 64 до 68 байт при передаче. Это позволяет выталкивать тег без необходимости дополнительного заполнения. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Два байта используются для идентификатора протокола тега (TPID), а остальные два байта — для информации управления тегом (TCI). Поле TCI далее делится на PCP, DEI и VID. ^{[ 4 ]}

Формат тега 802.1Q
16 бит	3 бита	1 бит	12 бит
ТПИД	тИЦ
ТПИД	PCP	ПРИНАДЛЕЖАЩИЙ	В

Теги идентификатора протокола (TPID)

16-битное поле со значением 0x8100. ^{[ б ]} чтобы идентифицировать кадр как кадр с меткой IEEE 802.1Q. Это поле расположено в той же позиции, что и поле EtherType в нетегированных кадрах, и, таким образом, используется для отличия кадра от нетегированных кадров.

Информация управления тегами (TCI)

16-битное поле, содержащее следующие подполя:

Кодовая точка приоритета (PCP): 3-битное поле, которое относится к IEEE 802.1p классу обслуживания (CoS) и соответствует уровню приоритета кадра. Различные значения PCP могут использоваться для определения приоритета различных классов трафика. ^{[ 5 ]}
Индикатор возможности исключения (DEI): 1-битное поле. (ранее CFI ^{[ с ]}) Может использоваться отдельно или вместе с PCP для обозначения кадров, которые могут быть отброшены в случае перегрузки. ^{[ 7 ]}
Идентификатор VLAN (VID): 12-битное поле, определяющее VLAN, к которой принадлежит кадр. Значения 0 и 4095 (0x000 и 0xFFF в шестнадцатеричном формате ) зарезервированы. Все остальные значения могут использоваться в качестве идентификаторов VLAN, что позволяет использовать до 4094 VLAN. Зарезервированное значение 0x000 указывает, что кадр не содержит идентификатор VLAN; в этом случае тег 802.1Q указывает только приоритет (в полях PCP и DEI) и называется тегом приоритета . На мостах VID 0x001 (идентификатор VLAN по умолчанию) часто зарезервирован для VLAN управления сетью ; это зависит от поставщика. Значение VID 0xFFF зарезервировано для использования в реализации; его нельзя настраивать или передавать. 0xFFF можно использовать для обозначения совпадения с подстановочными знаками в операциях управления или фильтрации записей базы данных. ^{[ 8 ]}

Для кадров (отличных от кадров 802.3), использующих протокола доступа к подсети инкапсуляцию (SNAP) с полем организационно уникального идентификатора (OUI) 00-00-00 (так что поле идентификатора протокола в заголовке SNAP представляет собой EtherType, как указано в RFC 1042 ), значение EtherType в заголовке SNAP установлено равным 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 помещается перед заголовком LLC-SNAP.

Поскольку вставка тега VLAN изменяет кадр, инкапсуляция 802.1Q вызывает перерасчет исходного поля последовательности проверки кадра в трейлере Ethernet.

Стандарт IEEE 802.3ac увеличил максимальный размер кадра Ethernet с 1518 байт до 1522 байт, чтобы разместить четырехбайтовый тег VLAN. Некоторые сетевые устройства, которые не поддерживают кадры большего размера, успешно обрабатывают эти кадры, но могут сообщать о них как о «гигантских» аномалиях. ^{[ 10 ]}

Двойная маркировка

IEEE 802.1ad представил концепцию двойной маркировки. Двойная маркировка может быть полезна для интернет-провайдеров (ISP), позволяя им использовать свои сети VLAN внутри компании, одновременно передавая трафик от клиентов, которые уже помечены VLAN. Внешний (рядом с исходным MAC-адресом и представляющий VLAN интернет-провайдера) S-TAG (тег службы) идет первым, за ним следует внутренний C-TAG (тег клиента). В таких случаях 802.1ad указывает TPID 0x88a8 для внешнего S-TAG поставщика услуг.

Вставка двойного тега 802.1ad в кадр Ethernet

Другие протоколы

IEEE 802.1Q определяет протокол регистрации множественных VLAN (MVRP), применение протокола множественной регистрации , позволяющее мостам согласовывать набор VLAN, которые будут использоваться по определенному каналу. MVRP заменил более медленный протокол регистрации VLAN GARP (GVRP) в 2007 году поправкой IEEE 802.1ak-2007.

Версия стандарта 2003 года была первой версией стандарта, включавшей протокол множественного связующего дерева (MSTP), который первоначально был определен в IEEE 802.1s .

См. также

Cisco Inter-Switch Link (ISL), старый собственный протокол управления VLAN Cisco.
Протокол динамического транкинга (DTP), собственный протокол Cisco для согласования транкинга между двумя устройствами, поддерживающими VLAN.
Time Sensitive Networking (TSN), набор улучшений 802.1Q для потоковой передачи данных в реальном времени и критичных ко времени.
VLAN Trunking Protocol (VTP), собственный протокол управления VLAN Cisco.

Примечания

^ Членство в VLAN определяется портом кадра или комбинацией порта/протокола, в зависимости от того, используется ли классификация VLAN на основе порта или порта и протокола.
^ Префикс 0x указывает на шестнадцатеричную систему счисления.
^ Раньше это поле называлось индикатором канонического формата (CFI) со значением 0, указывающим MAC-адрес в каноническом формате . Для Ethernet он всегда равен нулю. CFI использовался для совместимости между сетями Ethernet и Token Ring . Если для кадра, полученного через порт Ethernet, CFI установлен в 1, то этот кадр не будет перенаправлен на нетегированный порт. ^{[ 6 ]}

Ссылки

^ 802.1Q-2014 - Мосты и мостовые сети
^ Согласно IEEE 802.1Q Приложение G.2.3 Минимальный размер PDU
^ «Межкоммутаторный канал и формат кадра IEEE 802.1Q» . Сиско Системы . Проверено 26 сентября 2019 г.
^ IEEE 802.1Q-2011, пункт 9.6.
^ IEEE 802.1Q I.4 Типы трафика и значения приоритета
^ IEEE 802.1Q-2005, пункт 9.6.
^ IEEE 802.1Q-2011, пункт 6.9.3.
^ IEEE 802.1Q-2005, 9.6 Информация управления тегами VLAN
^ IEEE 802.1Q-2011, пункт 9.4 Форматы идентификатора протокола тегов (TPID)
^ Общие сведения о поддержке Baby Giant/Jumbo Frames на Catalyst 4000/4500 с Supervisor III/IV (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 2 апреля 2015 г.

Источники

Стандарт IEEE. 802.1Q-1998, Локальные сети с виртуальным мостом , номер doi : 10.1109/IEESTD.1999.89204 , ISBN 0-7381-1537-1
Стандарт IEEE. 802.1Q-2003, Локальные сети с виртуальным мостом , 2003, doi : 10.1109/IEESTD.2003.94280 , ISBN 0-7381-3663-8
Стандарт IEEE. 802.1Q-2005, Локальные сети с виртуальным мостом , doi : 10.1109/IEESTD.2006.216285 , ISBN 0-7381-3662-Х
Стандарт IEEE. 802.1Q-2011, Мосты управления доступом к среде передачи (MAC) и виртуальные мостовые локальные сети , doi : 10.1109/IEESTD.2011.6009146 , ISBN 978-0-7381-6708-4
Стандарт IEEE. 802.1BR-2012, Локальные сети с виртуальным мостом — расширение порта моста , doi : 10.1109/IEESTD.2012.6239543 , ISBN 978-0-7381-7281-1
Стандарт IEEE. 802.1Q-2014, Мосты и мостовые сети , doi : 10.1109/IEESTD.2014.6991462 , ISBN 978-0-7381-9433-2
- Стандарт IEEE. 802.1Q-2014/Cor 1-2015, Исправление 1: Технические и редакционные исправления , doi : 10.1109/IEEESTD.2016.7374647 , ISBN 978-1-5044-0112-8
«Межкоммутаторный канал и формат кадра IEEE 802.1Q» . Сиско Системы . Проверено 10 января 2019 г.

[1] Членство в VLAN определяется портом кадра или комбинацией порта/протокола, в зависимости от того, используется ли классификация VLAN на основе порта или порта и протокола.

[6] Префикс 0x указывает на шестнадцатеричную систему счисления.

[9] Раньше это поле называлось индикатором канонического формата (CFI) со значением 0, указывающим MAC-адрес в каноническом формате . Для Ethernet он всегда равен нулю. CFI использовался для совместимости между сетями Ethernet и Token Ring . Если для кадра, полученного через порт Ethernet, CFI установлен в 1, то этот кадр не будет перенаправлен на нетегированный порт. ^{[ 6 ]}

[2] 802.1Q-2014 - Мосты и мостовые сети

[3] Согласно IEEE 802.1Q Приложение G.2.3 Минимальный размер PDU

[4] «Межкоммутаторный канал и формат кадра IEEE 802.1Q» . Сиско Системы . Проверено 26 сентября 2019 г.

[5] IEEE 802.1Q-2011, пункт 9.6.

[7] IEEE 802.1Q I.4 Типы трафика и значения приоритета

[8] IEEE 802.1Q-2005, пункт 9.6.

[10] IEEE 802.1Q-2011, пункт 6.9.3.

[11] IEEE 802.1Q-2005, 9.6 Информация управления тегами VLAN

[12] IEEE 802.1Q-2011, пункт 9.4 Форматы идентификатора протокола тегов (TPID)

[13] Общие сведения о поддержке Baby Giant/Jumbo Frames на Catalyst 4000/4500 с Supervisor III/IV (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 2 апреля 2015 г.

[ а ]

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ б ]

[ 5 ]

[ с ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 6 ]