【文章內(nèi)容簡介】 今還沒有正式的標(biāo)準(zhǔn)，但由于其方便易用的特點(diǎn)，已經(jīng)在運(yùn)營商精細(xì)化 的 業(yè)務(wù) 中 得到越來越廣泛的應(yīng)用。本章主要對 QINQ 的報文格式，常用的封裝方法和子接口進(jìn)行了分析和介紹，總結(jié)了 QINQ 在城域網(wǎng)中的主要作用，并提出了三種常用的組網(wǎng)方案。 QINQ（ in ）技 術(shù)介紹 隨著以太網(wǎng)技術(shù)在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中的大量部署，利用 802． 1Q VLAN 對用戶進(jìn)行隔離和標(biāo)識受到很大限制，因為 IEEE802． 1Q中定義的 VLAN ID域只有 12個比特，僅能表示 4096個VLAN ，這對于城域網(wǎng)中需要標(biāo)識的大量用戶明顯已是捉襟見肘，于是 QINQ技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。 QINQ最初主要是為拓展 VLAN 的數(shù)量空間而產(chǎn)生的，它是在原有的 802． 1Q報文的基礎(chǔ)上又增加一層 802． 1Q標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)，使 VLAN 數(shù)量增加到 4K*4K，隨著城域網(wǎng)的發(fā)展以及運(yùn)營商精細(xì)化運(yùn)作的要求， QINQ的雙層標(biāo)簽又有了進(jìn)一 步的使用場景，它的內(nèi)外層標(biāo)簽可以代表不同的信息，如內(nèi)層標(biāo)簽代表用戶，外層標(biāo)簽代表業(yè)務(wù)，這樣可以有效地實(shí)現(xiàn)用戶精確定位和業(yè)務(wù)分流。另外， QINQ報文帶著兩層 TAG穿越運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)層 TAG透明傳送，也是一種簡單、實(shí)用的 VPN技術(shù)，因此它又可以作為核心 MPLS VPN在城域網(wǎng) VPN的延伸，最終形成端到端的 VPN技術(shù)。 QINQ 報文格式 目前 QINQ技術(shù)還沒有正式的國際標(biāo)準(zhǔn)，各廠家在實(shí)現(xiàn)上有一些區(qū)別，但總體格式基本一致就是在 802． 1Q的標(biāo)簽之上再打一層 802． 1Q標(biāo)簽。圖 1． 2對普通 802． 1Q和 QINQ幀格式進(jìn)行了比較。從圖 1． 2中可以看出， QINQ幀格式比 802． 1Q幀格式多了一層 802． 1Q標(biāo)記，這個標(biāo)記長度為 4個字節(jié)，這 4個字節(jié)的 802． 1Q標(biāo)記包含了兩個字節(jié)的標(biāo)簽協(xié)議標(biāo)識 (ETPD)，和兩個字節(jié)的標(biāo)簽控制信息。 ETPID是 IEEE定義的以太網(wǎng)編碼標(biāo)記，用于標(biāo)記該幀的類型，目前 IEEE規(guī)定 802． 1Q幀的值為 0x8100。 Priority占 3比特位，用于指明幀的優(yōu)先級，可以表示8種優(yōu)先級，主要用于當(dāng)交換機(jī)阻塞時優(yōu)先發(fā)送那個數(shù)據(jù)包。 CFI占 1比特位，主要用于總線型的以太網(wǎng)與 FDDI、令牌環(huán)網(wǎng)交 換數(shù)據(jù)時的幀格式。 VLAN ID占 12比特位，指明 VLAN 的 ID，一共可以表示 4096個。 基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實(shí)現(xiàn) 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 6 頁 圖 1． 2 802． 1Q和 QINQ幀格式 根據(jù)現(xiàn)有 802． 1Q的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)識一個幀是 QINQ幀也要依靠外層標(biāo)簽內(nèi)的 ETYPE值。但是由于目前沒有關(guān)于 QINQ的統(tǒng)一國際標(biāo)準(zhǔn)，不同的設(shè)備制造商有不同的設(shè)置，默認(rèn)的0x8100(華為 )，有些廠家采用 0x9100。華為公司設(shè)備支持基于端口的 QINQ協(xié)議配置，即用戶可以在設(shè)備端口上設(shè)置 QINQ protocol 0x9100（該值可以由用戶任意指定），這樣端口就會將報文外 層 VLAN tag中的 ETYPE值替換為 0x9100再進(jìn)行發(fā)送，從而使發(fā)送到其他設(shè)備端口的QINQ報文可以被 其他 設(shè)備識別。 因此，為了實(shí)現(xiàn)互通，設(shè)備需要支持基于端口的 QINQ協(xié)議配置，即用戶可以在設(shè)備端口上設(shè)置 ETYPE值 (該值可以由用戶任意指定 )，這樣端口就會將報文外層 VLAN TAG中的ETPID值替換為設(shè)定的 ETYPE值再進(jìn)行發(fā)送，從而使發(fā)送到其它設(shè)備端口的 QINQ報文可以被其他 設(shè)備識別。 QINQ封裝 QINQ封裝是指如何把單層 Q報文轉(zhuǎn)換為雙層 Q報文，封裝主要發(fā)生在城域網(wǎng)面向用戶的UPE設(shè)備，一般在交換式的端口上進(jìn)行，根據(jù)不同的封裝依據(jù)， QINQ可以分為幾種不同類型，包括基于端口的 QINQ和基于流的 QINQ兩大類 , 另外，還可以在路由子接口上進(jìn)行的特殊QINQ封裝。 （ 1） 基于端口的 QINQ封裝 ： 基于端口的封裝指進(jìn)入一個端口的所有流量全部封裝一個外層 VLAN TAG封裝方式較為呆板，實(shí)現(xiàn)簡單，在實(shí)際組網(wǎng)當(dāng)中應(yīng)用較多。 （ 2） 基于流的 QINQ封裝 ： 基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實(shí)現(xiàn) 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 7 頁 基于流的 QINQ封裝可以對進(jìn)入端口的數(shù)據(jù)首先進(jìn)行流分類，然后對于不同的數(shù)據(jù)流選擇是否打外層 TAG，打何種外層 TAG，因此也叫靈活 QINQ，靈活 QINQ根據(jù)流分類的方法又可細(xì)分如下 : ① 根據(jù)報文中的 VLAN ID區(qū)間分流 。當(dāng)同一用戶的不同業(yè)務(wù)使用不同的 VLAN ID時，可以根據(jù) VLAN ID區(qū)間進(jìn)行分流，比如 PC上網(wǎng)的 VLAN ID范圍是 101～ 200， IPTV的VLAN ID范圍是 201～ 300，大客戶的 VLAN 范圍是 301～ 400，面向用戶的設(shè)備收到用戶數(shù)據(jù)后，根據(jù) VLAN ID范圍，對 PC上網(wǎng)業(yè)務(wù)打上 100的外層標(biāo)簽，對 IPTV打上 300的外層標(biāo)簽，對大客戶打上 500的外層標(biāo)簽。 ② 根據(jù)報文中的 VLAN ID＋ Priority進(jìn)行分流 。不同的業(yè)務(wù)有不同的優(yōu)先級，當(dāng)同一用戶的多種業(yè)務(wù)使用相同的 VLAN ID時，可以根據(jù)不同業(yè)務(wù)的 Priority進(jìn)行區(qū)分，然后打上不同的外層標(biāo)簽。 ③ 根據(jù)目的 IP進(jìn)行 QINQ封裝。當(dāng)同一臺 PC既包括上網(wǎng)業(yè)務(wù)，又包括語音業(yè)務(wù)時，不同業(yè)務(wù)的目的 IP不同，可以利用 ACL對目的 IP進(jìn)行分流，然后打上不同的外層標(biāo)簽。 ④ 根據(jù)協(xié)議號 ETYPE進(jìn)行 QINQ封裝 。當(dāng)同一用戶既包括 PPPOE的上網(wǎng)業(yè)務(wù)，又包括IPOE的 IPTV業(yè)務(wù)時，可以根據(jù) ETYPE進(jìn)行數(shù)據(jù)分流， IPOE的協(xié)議號為 0x0800， PPPOE的協(xié)議號為 0x8863/8864，這樣，上網(wǎng)業(yè)務(wù)和 IPTV業(yè)務(wù)就能打上不同的外層標(biāo)簽。 ⑤ 在路由子接口上進(jìn)行 QINQ 封裝。 QINQ 封裝一般在交換式端口上直接進(jìn)行，但有一種特殊情況例外， QINQ 也可以在路由子接口上進(jìn)行封裝。這種封裝方式也是基于流的 QINQ封裝方式，但 QINQ Stacking 子接口只能和 L2VPN(PWE3/VLL/VPLS)結(jié)合起來才有意義，不支持三層轉(zhuǎn)發(fā)功能。 QINQ終結(jié) 終結(jié)主要是指對 QINQ報文的雙層 tag進(jìn)行識別，然后根據(jù)后續(xù)的轉(zhuǎn)發(fā)行為對雙層 Q進(jìn)行剝離或繼續(xù)傳送， QINQ技術(shù)在和核心網(wǎng)對接時，根據(jù)不同的情況，會用到不同的終結(jié)方法。 在核心網(wǎng)邊緣， QINQ終結(jié)一般在路由子接口上執(zhí)行，即 QINQ Termination子接口。子接口就是一個機(jī)制，使得一個物理接口能支持多個邏輯的接口。允許路由器容納更多的 VLAN ，這樣在子接口用于 VLAN 間路由時，就可以均衡接口上的流量負(fù)載。而且多個邏輯接口之間獨(dú)立操作，互不影響。配置這樣的虛接口，可以高效和靈活的利用有限的端口資源，給網(wǎng)絡(luò)配置帶來方便。對于上層來說，以太網(wǎng)子接口跟以太網(wǎng)物理接口是同等地位的。一個父接口基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實(shí)現(xiàn) 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 8 頁 下可以存在多個子接口，子接口支持三層轉(zhuǎn)發(fā)。子接口的所有硬件屬性是同父接口一致的，但是三層屬性是不同的，比如接口地址等，這也是子接口的存在的意義。對于支持三層的以太網(wǎng)子接口，必須為子接口指定一個 VLAN id值查找對應(yīng)的子接口，根據(jù)子接口的配置信息來處理報文。使用子接口將交換機(jī)端口配置為中繼接口，以接收中繼鏈路上的 VLAN 標(biāo)記流量，多個 VLAN 可以通過單個中繼鏈路路由，而不是通過各個 VLAN 的單個物理接口。 QINQ終結(jié)子接口和普通的 VLAN 子接口類似，普通 VLAN 子接口對單層 VLAN 進(jìn)行識別和終 結(jié)，QINQ終結(jié)子接口對雙層 VLAN 進(jìn)行識別和終結(jié)。 底層硬件在收到報文 QINQ終結(jié)子接口和普通的 VLAN 子接口類似，普通 VLAN 子接口對單層 VLAN 進(jìn)行識別和終結(jié)， QINQ終結(jié)子接口對雙層 VLAN 進(jìn)行識別和終結(jié)， QINQ終結(jié)子接口根據(jù)終結(jié)的用戶 VLAN tag情況通常分為兩種 ： 一種是兩層 VLAN 為固定 值，這種叫做明確的 QINQ終結(jié)子接口。配置如下： Ether1/0/QINQ termination pevid 100 cevid 200 另一種兩層 VLAN tag為范 圍值，即終結(jié)的 VLAN tag內(nèi)外層 tag都為范圍，我們稱為模糊的 QINQ終結(jié)子接口配置如下： Ether1/0/QINQ termination pevid 200 cevid 300 to 400 Ether1/0/QINQ termination pevid 201 cevid 300 to 400 QINQ 在 IP 城域網(wǎng)中的應(yīng)用 目前 QINQ在寬帶接入網(wǎng)中主要應(yīng)用在用戶端口唯一識別，業(yè)務(wù)隔離和二層 VPN業(yè)務(wù)。 用戶端口唯一識別 用戶端口唯一識別實(shí)現(xiàn)的核 心是檢查用戶是否從預(yù)期的端口接入，所以如何精確定位用戶的接入端口是關(guān)鍵因素。在基于以太網(wǎng)技術(shù)的寬帶接入網(wǎng)中，主要通過 BRAS收集端口信息，配合后臺 Radius數(shù)據(jù)庫進(jìn)行賬號和端口的綁定來確定。由于標(biāo)準(zhǔn)的 802． 1Q VLAN 的數(shù)量有限，不能在寬帶接入網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)精確化的定位，近些年相繼提出 QINQ， VBAS， PPPOE+， DHCP Option 82等幾種解決方案 71。 QINQ技術(shù)通過為每個用戶、每種業(yè)務(wù)分配不同的 VLAN ID，VLAN 從用戶接入設(shè)備開始標(biāo)記，到 BRAS或 SR(服務(wù)路由器 )終結(jié)，實(shí)現(xiàn)用戶 唯一標(biāo)識。實(shí)現(xiàn)簡單靈活，因此在城域網(wǎng)用戶精確識別 (即用戶端口唯一識別 )中廣泛使用。 用戶和業(yè)務(wù)隔離 用戶之間數(shù)據(jù)流量的隔離，以及不同業(yè)務(wù)間的數(shù)據(jù)流量隔離，是保障用戶和業(yè)務(wù)安全的重要手段。在以太網(wǎng)中，由于數(shù)據(jù)包是在一個廣播域中傳遞，如不采用相應(yīng)的措施用戶帳號基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實(shí)現(xiàn) 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 9 頁 和網(wǎng)絡(luò)信息很容易被竊取，同時網(wǎng)絡(luò)病毒、黑客攻擊將影響正常的應(yīng)用，對于一個面向公眾運(yùn)營的寬帶接入網(wǎng)，將帶來很大的故障定位和排除等維護(hù)困難。 QINQ技術(shù)繼承 802． 10 VLAN 特征，通過細(xì)分廣播域，在寬帶接入網(wǎng)中形成用戶及用戶的具體某項業(yè)務(wù)到 IP城域 網(wǎng)業(yè)務(wù)接入控制點(diǎn)之間的邏輯星型結(jié)構(gòu)，可以較方便的實(shí)現(xiàn)按用戶隔離 (PUPV)和按業(yè)務(wù)隔離 (PSPV)，達(dá)到不同用戶，不同業(yè)務(wù)之間互不干擾，有利于信息安全和端到端的 QOS保障。 二層 VLAN 通過 QINQ 實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)隔離，還可很方便的實(shí)現(xiàn) VPN(Virtual Private Network)業(yè)務(wù)。目前二層 VPN 業(yè)務(wù)是廣受歡迎的業(yè)務(wù)．用戶希望通過廉價的以太網(wǎng)設(shè)備組成跨區(qū)域的 VPN 網(wǎng)絡(luò)。在 P 層面 (即 IP 城域網(wǎng)和骨干網(wǎng) )。運(yùn)營商可通過 VPLS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)二層網(wǎng)絡(luò)信息的封裝和透傳。QINQ 是解決這個問題的較好方式．通過 在接入用戶網(wǎng)絡(luò)的二層設(shè)備端口打上第二層 VLAN TAG 標(biāo)記，把用戶 VLAN TAG 封裝在里面，以外層 VLAN 作為 VPN 隧道，就可使用戶像組建局域以太網(wǎng)一樣組建自己的 VPN 網(wǎng)絡(luò)。 組網(wǎng)方案 目前城域網(wǎng)上業(yè)務(wù)主要分為寬帶上網(wǎng)、 VOIP、視頻點(diǎn)播，企業(yè)專線， NGN及 3G等，其中企業(yè)專線、 NGN和 3G業(yè)務(wù)一般通過專線接入或通過固定的端口接入．如果需要業(yè)務(wù)區(qū)分，使用標(biāo)準(zhǔn)的 QINQ即可 (如果在同一物理端口接入多個企業(yè)業(yè)務(wù)時，也可使用靈活 QINQ進(jìn)行區(qū)分 )，寬帶上網(wǎng)， VOIP及視頻點(diǎn)播一般涉及同一 用戶的不同業(yè)務(wù)，接入端依靠同一物理介質(zhì)，為了對不同業(yè)務(wù)進(jìn)行區(qū)分及實(shí)行不同的 QOS標(biāo)準(zhǔn)，必須使用靈活 QINQ進(jìn)行操作。下面對 QINQ在公眾業(yè)務(wù)上網(wǎng)／ VOIP／及視頻點(diǎn)播中常用解決方案進(jìn)行闡述： DSLAM用戶三 PVC接入解決方案 ，如圖 ： 圖 基于 QINQ 技術(shù)的 IP 城域網(wǎng)優(yōu)化方案的實(shí)現(xiàn) 皖西學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 10 頁 設(shè)備 業(yè)務(wù) 內(nèi)層 VLAN 標(biāo)簽 外層 VLAN 標(biāo)簽 流分類原則 DSLAM1 寬帶上網(wǎng) 100120xx 1001 VLAN 標(biāo)簽區(qū)間 DSLAM1 VOIP 20xx3000 20xx VLAN 標(biāo)簽區(qū)間 DSLAM1 IPTV 30014000 3001 VLAN 標(biāo)簽區(qū)間 DSLAM2 寬帶上網(wǎng) 100120xx 1002 VLAN 標(biāo)簽區(qū)間 DSLAM2 VOIP 20xx3000 20xx VLAN 標(biāo)簽區(qū)間 DSLAM2 IPTV 30014000 3002 VLAN 標(biāo)簽區(qū)間 如上所示， DSLAM支持三 PVC接入，每個用戶分配三個 VLAN ，每 VLAN 對應(yīng)一個 PVC并對應(yīng)一種業(yè)務(wù)，比如 DSLAM1下的用戶甲，分配三個 VLAN ,VLAN 標(biāo)簽值分別為 1001，20xx， 3001， VLAN 1001對應(yīng)寬帶上網(wǎng)， VLAN 20xx對應(yīng) VOIP業(yè)務(wù)， VLAN 3001對應(yīng) VOD業(yè)務(wù)，在業(yè)務(wù)進(jìn)入 S85交換機(jī)的下行端口后，下行端口啟用靈活 QINQ功能，根據(jù)用戶 VLAN ID分別打上不同的外層標(biāo)簽，如果用戶數(shù)據(jù) 外 層標(biāo)簽為 1001，直 接在外層增加一層標(biāo)簽 1001