QINQ原理及应用

什么是QinQQinQ是对802.1Q的扩展，其核心思想是将用户私网VLAN tag封装到公网VLAN tag上，报文带着两层tag穿越服务商的骨干网络，从而为用户提供一种较为简单的二层VPN隧道。

其特点是简单而易于管理，不需要信令的支持，仅仅通过静态配置即可实现，特别适用于小型的，以三层交换机为骨干的企业网或小规模城域网。

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。

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，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。

PPPOE 拨入QinQ 的方式：
原理小述：在某接口启动QINQ 后，该接口就不例会原始tag 值，而只在该接口进来的报文上再增加一层标签。

后续就按照这层标签的VID 值进行转发（如下面的20和30），从而隐蔽了原始用户的VID 信息。

在BAS 终结的时候，需要终结两层标签。

所以在启动PPPOE OVER QINQ 功能后，用户ID 可以扩展到4096（内层）*4096（外层）个，每个用户由内层标签号和外层标签号唯一标识，两层标签都可以传给RadiusServer 。

这样就大大扩展了用户标识范围，便于用户管理。

应用场合（1）：内层标签相同，外层标签不同
拓朴如下：
PC1和PC2的内层VID 一样，但在BH6802上配置如下：1/1和1/3属于VID=20的VLAN ，1/2和1/3属于VID=30的VLAN 。

同时在1/1和1/3所在VLAN 上启动QINQ,这样一来，虽然PC1和PC2属于一个VID ，但进入BH6802后，就打上了不同的外层标签，分别到BAS 上认证。

如此实现，做到VID 的复用（若没有QINQ 功能，VID 是无法复用的）。

应用场合2：不同内层标签，外层标签相同。

如上图：内层标签不同，但外部标签相同，这样可以大大减少
ISP 网络的VID 资源。

图中，ISP 网络只要有一个VID 即可完成4094个用户的接入。

同上，每个用户也是两层标签来唯在1/1口上启动QINQ ，tag ＝10的报文进来后加外层标签再透传给BAS PC1:内层Tag=10，外层tag ＝20 PC2:内层Tag=10，外层tag ＝30
一的进行标识。

QinQ的基本原理及相关特性汪政/01405本文结合低端三层交换机3552产品实现，介绍了QinQ的基本原理，以及TPID, BPDU tunnel等与QinQ 相关的特性。

1QinQ基本应用及原理QinQ（802.1Q in 802.1Q），也叫Vlan VPN，用于扩展Vlan的资源，并加强网络的安全性。

由于IEEE802.1Q中定义的VLAN Tag域只有12个比特，所以交换机最多可以支持4k 个VLAN。

在实际应用中，尤其是在城域网中，需要大量的VLAN来隔离用户，4k个VLAN 远远不能满足需求。

以太网交换机提供的端口VLAN VPN特性，可以给报文打双重VLAN Tag，即在报文原来VLAN Tag的基础上，给报文打上新的VLAN Tag，从而可以最多提供4k X 4k个VLAN，满足城域网对VLAN数量的需求，同时也实现了运营商网络和用户网络在VLAN上的独立规划，互不影响。

如图所示：VLAN VPN 核心网络用户网络2用户网络1S3552 Vlan10,20 Vlan 5(运营商规划) Vlan10,20QinQ端口QinQ端口开启端口的VLAN VPN 功能后，当该端口接收到报文，无论报文是否带有VLAN Tag ，交换机都会为该报文打上本端口缺省VLAN 的VLAN Tag 。

这样，如果接收到的是已经带有VLAN Tag 的报文，该报文就成为双Tag 的报文；如果接收到的是untagged 的报文，该报文就成为带有端口缺省VLAN Tag 的报文。

Vlan VPN 的实现原理：原理很简单，芯片的每个端口有一个标识寄存器，当为1，表示启用QinQ 端口，0表示通端口。

在启用QinQ 的端口，不管端口是Access 类型，还是Trunk/Hybrid 类型，对进入的报文，不论是tag 还是untagged 的，都会被视为untagged 的，从而在入端口被分类为端口PVID 所在的vlan 。

Special Technology专题技术DCWIEEE802.1Q 中定义的VLAN 标记域中只有12位用于表示VLAN ID ，因此设备最多可以支持4094个VLAN 。

在实际应用中，尤其是在MAN 中，需要大量VLAN 来隔离用户。

4094个VLAN 远远不能满足需求，因此生产了QINQ 技术来解决这个问题。

QINQ 技术（又称为Stacked VLAN 或Double VLAN ），它的全称为802.1Q-in-802.1Q 。

QINQ 是802.1q 封装的一种隧道协议，QINQ 的核心思想是除了用户专用网络（内部）vlan 标签标签标签标签标签标签外，还封装了公共网络（外部）vlan 标签标签标签标签。

带有两层标记的消息遍历公共网络。

也就是说，在公共网络中，只根据外部VLAN 标记转发消息。

私有网络VLAN 标记是透明转发的，因此只要外部VLAN 标记被重用，就可以重用不同的用户私有网络VLAN 标记。

标签是因特网上唯一的一个。

因此也就扩大了VLAN 的标签数量，单层VLAN 数量为4094个，QINQ 双层VLAN 数量为4094*4094个，以此类推，因此，为用户提供了一个简单的两层VPN 隧道。

其特点是简单易管理，无需信令支持，只需通过静态配置即可实现，适用于企业网或小规模城域网。

在利用QINQ 技术解决小型人或企业网络中VLAN ID 资源不足的问题时，用户可以规划自己的私有VLAN ID ，不会导致与公网VLAN ID 的重叠和冲突，并提供一个简单的两层VPN 解决方案。

下面我们将对QINQ 的报文格式及QINQ 两种实现方式的组网特点（以小城域网组网为例）进行逐一的介绍。

1 Q INQ的报文格式（图一）QINQ 报文具有固定的报文格式，就是在802.1Q 的标签（TAG ）和SA （源mac 地址）之间插入了4个字节长度的VLAN tag 。

理论上嵌套是可以进行无限嵌套的，即在外层标签的前面可以再次嵌套四个字节，形成三层VLAN 嵌套，以此类推。

QINQ技术简介一、QINQ的产生背景IEEE802.1Q中定义的VLAN Tag域中只有12个比特位用于表示VLAN ID，所以设备最多可以支持4094个VLAN。

在实际运用中，尤其在城域网中，需要大量的VLAN 来隔离用户，4094个VLAN远远不能满足需求。

二、QINQ的作用及原理设备提供的端口QINQ特性是一种简单、灵活的二层VPN技术，它通过在运营商网络边缘设备上为用户的私网报文封装外层VLAN Tag，使报文携带两层VLAN Tag 穿越运营商的骨干网络（公网）。

在公网中，设备只根据外层VLAN Tag对报文进行转发，并将报文的源MAC地址表项学习到外层Tag所在VLAN的MAC地址表中，而用户的私网VLAN Tag在传输过程中将被当作报文中的数据部分来进行传输。

QINQ特性使得运营商可以用一个VLAN为含有多个VLAN的用户网络服务。

如图1所示，用户网络A的私网VLAN 为VLAN 1~10，用户网络B的私网VLAN为VLAN 1~20。

运营商为用户网络A分配的VLAN为VLAN 3，为用户网络B分配的VLAN为VLAN 4。

当用户网络A的带VLAN Tag的报文进入运营商网络时，报文外面会被封装上一层VLAN ID为3的VLAN Tag；当用户网络B的带VLAN Tag的报文进入运营商网络时，报文外面会被封装上一层VLAN ID为4的VLAN Tag。

这样，不同用户网络的报文在公网传输时被完全分开，即使两个用户网络的VLAN范围存在重叠，在公网传输时也不会产生混淆。

用户网络A (VLAN 1~10)RO--------RO\ /\ / 用户网络A VLAN 1-10\ / RO ------------RORO || 运营商网络 ||VLAN 3 |VLAN 3RO --- .... ------RO|VLAN 4 |VLAN 4| || |RO RO ------ RO用户网络B(VLAN 1-20) 用户网络B(VLAN 1-20)图1 QINQ功能示意图QINQ特性使网络最多可以提供4094X4094个VLAN，满足城域网对VLAN数量的需求，它主要解决了如下几个问题。

第6章 QinQ技术本章着重介绍QinQ技术及其应用。

本章主要内容：z业务发展提出的新需求z QinQ支持多业务z QinQ实现方式z QinQ应用场景介绍6.1业务发展提出的新需求随着技术的发展，用户希望根据需求，划分自己内部网络VLAN，实现内部网络的安全、可靠。

网络提供商对用户支持的VLAN数及VLAN ID有特殊的要求，不同的用户需要的VLAN ID范围可能重叠，从而限制了用户内部网络的划分。

随着业务的发展，需要越来越多的VLAN来支持业务识别和隔离，网络提供商的VLAN ID最大个数为4K。

在实际应用中，当大量用户存在时，VLAN ID将被分配殆尽，不能满足需求。

QinQ技术应运而生，对VLAN技术进行扩展，通过双层标签，使VLAN个数增加为4K×4K。

6.2QinQ支持多业务什么是QinQQinQ技术，叫做VLAN dot1q tunnel、802.1Q tunnel、VLAN Stacking技术，标准出自于IEEE 802.1ad，基于802.1Q协议的扩展，在原有的802.1Q报文包头上又增加一层802.1Q标签（VLAN标签）实现，通过双层标签，使VLAN个数增加为4094×4094。

QinQ将用户私网VLAN Tag封装在公网VLAN Tag中，使报文带着两层VLAN Tag穿越运营商的骨干网络（公网）。

在公网中，报文根据外层VLAN Tag（即公网VLAN Tag）传播，用户私网VLAN Tag被屏蔽。

普通802.1Q单层VLAN TAG报文和QinQ双层VLAN TAG报文的格式如下图所示：图 6-1 普通VLAN 报文和QinQ 报文格式两层VLAN标签可以支持4K×4K 个VLAN，可以满足绝大部分要求。

QinQ特点：（1）为用户提供一种较为简单的二层VPN隧道。

（2）不需要协议和信令支持，通过静态配置实现。

QinQ主要解决的问题：（1）通过屏蔽用户的VLAN ID ，从而大大地节省了紧缺的服务商公网VLAN ID资源。