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摘 要

当前几乎所有的中大型局域网都选择使用以太网接入, 因此基于以太网的城域网也成为热门话题。这种网络是使用802.1QinQ 技术, 也就是所说的VLAN堆栈, 本质上是802.1Q协议的扩展协议, 该协议将用户的 VLAN 封装到服务商的 VLAN 中, 是用一个或多个VLAN 将用户的 VLAN 封装。我将研究基于QinQ的使用模型, 并研究该模型的可行性、安全性、服务质量和具体的实现方法, 进一步再对实验结果进行模拟分析和验证。

关键词:以太网；VLAN；802.1Q 协议；QinQ

Design and implementation of ISP network based on QinQ Technology

ABSTRACT

Almost all of the current large LAN are choosing to use Ethernet access, Ethernet-based metropolitan area network and therefore has become a hot topic. This network is using 802.1QinQ technology, also known as the VLAN stack 802.1Q protocol is essentially an extension agreement, the agreement of the user to the service provider VLAN encapsulation VLAN, VLAN with one or more users the VLAN encapsulation. I will study the use of model-based QinQ, and study the feasibility of this model, safety, quality of service and specific method, and then the results further simulation analysis and validation.

Keywords: Ethernet; VLAN; 802. 1Q protocol; QinQ

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 课题背景 1

1.3 课题意义 1

1.4 研究内容 2

1.5 本文工作安排 2

第二章 QinQ技术在运营商网络设计中分析与研究 3

2.1 QinQ报文的基本格式简介 3

2.2. QINQ的封装 3

2.2.1基于端口的QinQ封装 3

2.2.2基于流的QinQ封装 3

2.2.3路由子接口上进行QinQ封装 3

2.3 QINQ报文转发流程 4

2.3.1全程采用QinQ技术 4

2.3.2 QinQ终结于核心网边缘 4

2.4. QinQ终结 4

2.4.1终结子接口作为用户的网关设备 4

2.4.2 QinQ和核心网MPLS/BGP三层VPN对接 5

2.4.3 QinQ终结子接口支持用户主备机制 5

2.4.4 QinQ和核心网VLL/PWE3对接2.3.5 ICMPv6 6

2.4.5 QinQ和核心网VPLS对接 6

2.5 QinQ的优缺点 7

2.5.1 QinQ的优点 7

2.5.2 MAC-in-MAC技术 8

第三章 可行性分析及设计与实现 9

3.1 实验平台的选择 9

3.2仿真平台的登入 9

3.3 实验环境及拓扑结构 10

3.4 QinQ技术的可行性分析及基于QINQ的网络的设计与实现 11

第四章 总结 13

结束语 14

致 谢 15

参考文献 16

第一章 绪论

1.1 引言

随着城域以太网技术在运营商网络中的普遍使用，因为在IEEE802.1Q技术中所定义的VLAN tag域只能有4K个VLAN 既12个比特，而城域网中则有着更多的用户，需求数量远超过能够使用的数量。因此使用802.1Q VLAN对用户进行隔离和标识有着很大的缺陷，这时工程师则发明了QinQ技术来很好的解决这个难题。QinQ开始是被设计以便具有多个VLAN数量空间。它采用的原理是再继续加一层原始802.1Q消息的基础的标签，使VLAN的数量增加至4K*4K，因为运营商精细化运作要求以求城域以太网的改进，所以QinQ进行双标记，它的双标签可以代表不同的信息，如内层可以代表用户，外层可以表达公司提供了新的前景。此外，通过网络运营商QinQ报文有两层标签，其内部标记的传输模式是透明的。

使用堆叠在以太网帧的两个802.1Q头的方法QinQ技术，使灵活QinQ VLAN号码数提高到4096×4096，能大大提高VLAN的数量。同时，有多个VLAN的可复用成一个核心VLAN中。 MSP将为每个使用者建立一个VLAN模型，通用属性注册协议/GARP/ GVRP自动监测干线网络的VLAN和STP，达到加快网络的收敛速度的目的，从而提供网络灵活性，解决SVLAN是这个内容的开端。但近年来用户继续使用的大量增加，外层VLAN的模式也随着用户的增加，产生可扩展性问题。有些用户想要的分支之间的数据传输可以展示自己的VLAN ID，这使得灵活QinQ MSP出现了两个问题：第一，客户第一的VLAN ID有一定的概率和客户冲突;第二，服务提供商可以向客户作出的识别号码必须限制。因为如果允许用户使用各自的VLAN ID空间，那么核心网络仍只有4096个VLAN的使用数量。

1.2 课题背景

VLAN的设计是一个虚拟的概念，工作原理是QinQ组之间的隔离开关一样，它是公共开关设备。在VLAN中的用户和用户之间相互交流，有4096使用VLAN数量的限制，对于一个单一的接入交换机，4096限制完全可以数量满足使用需求，但对于大2层网络，或完全部署pupv宽带接入网络，并使用4096不能数满足需要，所以QinQ应运而生。随着MPLS L2 VPN，VPLS，VLL，CCC和两层VC开发和大量应用其他线路，也产生了相同的VLAN的局限性。现在网络一般可以做到每端口支持4096个VLAN，基本上可以满足上网的需求，但随着电信服务商业务的推广，PSPV概念逐渐完善，多用户多业务VLAN的需求，因此需要宽带接入网的汇聚交换机支持QinQ，既需要支持QinQ（也被称为堆叠VLAN或双VLAN）。事实上，对IEEE 802.1ad标准来说，现在私网用户VLAN标签被封装在公网VLAN标签，两层VLAN标签都穿越运营商的骨干网络（公共）。如果仅根据外层VLAN标签的公共网络信息（即公共VLAN标签）通信，私网用户会被封锁。

提供设备端口QinQ特性是一种简单而灵活的2层VPN技术。它在运营商的网络边缘设备的用户的私有网络数据包的封装外vlan tag，消息通过运营商的骨干网承载两层vlan tag。

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