IEEE 802.1ad

IEEE 802.1ad
IEEE 802.3ad, IEEE 802.11ad 또는 IEEE 802.11ac과 혼동하지 마십시오.

IEEE 802.1ad는 이더넷네트워킹 표준입니다IEEE 표준 IEEE 802.1Q-1998의 개정판으로서 베이스 802에 통합되었습니다.2011년 [1]1분기 기준.표준으로 지정되어 있는 기술은 프로바이더브리징 VLAN과 스택형 VLAN이라고 불리며 비공식적으로는 QinQ라고 불립니다.

원래의 8021Q 사양에서는 1개의 Virtual Local Area Network(VLAN; 가상 로컬지역 네트워크) 헤더를 이더넷프레임에 삽입할 수 있습니다.QinQ를 사용하면 단일 프레임에 여러 VLAN 태그를 삽입할 수 있습니다.이는 메트로 이더넷을 구현하기 위한 필수 기능입니다.

멀티 VLAN 헤더 컨텍스트에서는 편의상 802.1Q VLAN 헤더 대신 VLAN 태그 또는 줄임말 태그라는 용어가 자주 사용됩니다.QinQ에서는 이더넷프레임 내에서 여러 VLAN 태그를 사용할 수 있습니다.이러한 태그가 조합되어 태그 스택이 형성됩니다.이더넷 프레임의 컨텍스트에서 사용되는 경우 QinQ 프레임은 2개의 VLAN 802를 가진 프레임입니다.1Q 헤더(이중 태그 부착).

배경

802.1ad는 브리지된 로컬에리어 네트워크의 여러 독립 사용자에게 미디어 액세스컨트롤(MAC) 서비스의 개별 인스턴스를 제공하기 위해 아키텍처와 브리지 프로토콜을 지정합니다.이는 사용자 간의 협력이 필요하지 않고 사용자와 MAC 서비스 공급자 간의 협력이 최소한 필요한 방식입니다.

예를 들어 서비스 프로바이더가 제공하는 VLAN 내에서 고객이 독자적인 VLAN을 실행할 수 있도록 하는 것입니다.이렇게 하면 서비스 공급자는 고객에 대해 VLAN을 1개만 설정하고 그 VLAN을 트렁크처럼 취급할 수 있습니다.

IEEE 802.1ad가 작성된 이유는 다음과 같습니다.

  1. 802.1Q에는 12비트 VLAN ID 필드가 있으며 이론상 제한은 2=4096 태그입니다12.네트워크의 성장에 수반해, 이 제한은 한층 더 첨예해지고 있습니다.이중 프레임의 이론상 제한은 4096×4096=16777216으로, 향후 몇 년간의 네트워크 확장에 충분히 대응할 수 있습니다.
  2. 두 번째 태그를 추가하면 VLAN ID 필드를 단순히 12비트에서24비트(또는 기타 큰 값)로 확장했을 경우 사용할 수 없었던 조작이 가능합니다.태그 스택이 여러 개 있으면 스위치는 프레임을 더 쉽게 변경할 수 있습니다.태그 스택 방식에서는 스위치는 1개 또는 복수의 태그를 추가("푸시") 또는 삭제("팝")하거나 변경할 수 있습니다.
  3. 멀티태그 부착 프레임에는 여러 VLAN ID가 있을 뿐만 아니라 여러 VLAN 헤더비트 필드가 있습니다.
  4. 태그 스택은 인터넷 서비스 공급자가 고객의 단일 태그 부착 802를 캡슐화하는 메커니즘을 만듭니다.단일 태그를 가진 1Q 트래픽, 최종 프레임은 QinQ 프레임입니다.외부 태그는 다른 고객으로부터의 트래픽을 식별 및 분리하기 위해 사용되며 내부 태그는 원래 프레임에서 유지됩니다.
  5. QinQ 프레임은 레이어2 터널을 구축하거나 Quality of Service(QoS) 정책을 적용하는 편리한 수단입니다.
  6. 802.1ad는 802.1Q와 상위 호환성이 있습니다.802.1ad는 2개의 태그로 제한되지만, 표준에는 1개의 프레임을 2개 이상의 태그로 제한하여 프로토콜을 확장할 수 있는 제한이 없습니다.실제로 서비스 프로바이더의 토폴로지에서는 태그가 3개 이상인 프레임이 예측되어 이용되는 경우가 많습니다.
  7. 복수의 802를 작성하는 것으로, 네트워크 기기 메이커는 기존의 기기를 간단하게 변경할 수 있습니다.1Q 헤더는 기기를 변경하여 802 이외의 가상적인 새로운 것을 실장하는 것이 아닙니다.1Q 확장 VLAN ID 필드 헤더

IEEE 802.1ad 규격은 2005년 12월 8일에 승인되어 2006년 5월 26일에 공표되었습니다.

프레임 포맷

Ethernet-II 프레임에 802.1ad DoubleTag 삽입

다음 예는 이더넷 II 프레임(길이/ethertype 필드=>ethertype)의 예입니다.이는 LLC(논리 링크 제어), LLC+SNAP 헤더를 포함하거나 포함하지 않는 802.3 프레임(길이/ethertype 필드=> 길이)에도 적용할 수 있습니다.상단 프레임은 단순한 이더넷 II 프레임입니다.중간 프레임에는 802.1q 태그가 추가됩니다.하부 프레임에는 다른 802.1q가 추가되어 있습니다.

태그 없는 이더넷 II 프레임에 길이4 바이트의 802.1Q 헤더를 추가하는 방법은 다음과 같습니다.

  1. 4 바이트 태그는 태그 없는 프레임의 MAC Source Address(SAMAC; MAC 소스 주소)와 그 ethertype 필드 사이에 삽입됩니다.
  2. 새로 삽입된 VLAN 헤더의 ethertype은 다음 데이터를 VLAN 태그로 식별하기 위해 0x8100으로 설정됩니다.
  3. VLAN ID에는 12비트가 사용되며 VLAN 필드의 다른 비트는 태그 인포지션이 발생한 인터페이스의 QoS 정책 등에 따라 입력됩니다.

태그 없는 프레임에 .1Q 헤더를 삽입한 후 프레임의 원래 ethertype이 0x8100으로 변경되었음을 유의하십시오.싱글 태그 프레임 내의 태그 없는 프레임의 원래 ethertype은 현재 payload에 인접해 있습니다.값은 변하지 않습니다.

두 번째 8021Q 헤더는 다음 방법으로 단일 태그 부착 프레임에 추가됩니다.

  1. 두 번째 태그는 첫 번째 태그 앞에 삽입됩니다.즉, 두 번째 태그는 첫 번째(원래) 태그보다 이더넷헤더에 가깝습니다.
  2. 두 번째 태그는 MAC SAMAC와 첫 번째(원래) 태그 사이에 삽입됩니다.
  3. 두 번째 태그에는 디폴트로 ethertype 0x88A8(.1Q 표준 0x8100 대신)이 할당되어 있습니다.(이전 비표준 802.1)QinQ 프로토콜이 0x9100을 사용했습니다.)
  4. VLAN ID에는 12비트가 사용되며 VLAN 필드의 다른 비트는 태그 인포지션이 발생한 인터페이스의 QoS 정책 등에 따라 입력됩니다.

세 번째 이후의 태그 인포지션에서는 앞의 태그보다 이더넷헤더 앞에 가장 가까운 태그가 삽입됩니다.프레임의 원래(태그 없이) ethertype은 항상 모든 태그 뒤에 있으며 payload에 인접해 있습니다.802.3 프레임의 경우 이 ethertype은 길이 값이 되어 프레임의 끝에서 끝까지 길이가 포함됩니다.LLC 헤더가 있는802.3 프레임의 경우 LLC 헤더는 length 필드 뒤에 payload에 인접해 있습니다.

802.1ad 용어의 표기법은 일반적으로 다음과 같습니다.

  1. 내부 태그는 프레임의 페이로드 부분에 가장 가까운 태그입니다.공식적으로는 C-TAG(Customer Tag, ethertype 0x8100)라고 불립니다.
  2. 외부 태그는 이더넷헤더에 가장 가깝거나 가까운 태그입니다.이 태그의 이름은 S-TAG(Service tag, ethertype 0x88a8)입니다.
  3. 태그 1은 외부 태그입니다.두 번째 태그인 태그2는 내부 태그입니다.태그 번호는 태그가 추가된 순서 등과는 관계가 없습니다.그것은 단순한 관례이다.
  4. 싱글 태그 부착(802.1q) 프레임의 경우 802.1ad 태그와 혼재하면 해당 태그는 태그1로 지정됩니다
  5. 여러 개의 태그가 있는 프레임에서는 태그는 1~N의 번호가 매겨지며 이더넷헤더에서 페이로드까지 순차적이고 연속적으로 프레임에 표시됩니다.이 경우 가장 안쪽 태그는 C-TAG이고 다른 모든 태그는 S-TAG입니다.

IEEE 802.1ad에서는 싱글비트 Conical Format Indicator(CFI)가 Drop Quality Indicator(DEI)로 대체되어 PCP 필드의 기능이 향상됩니다.

태그 조작

태그 스택에서는 푸시 조작과 팝 조작은 스택의 외부 태그 끝에서 이루어집니다.따라서 다음과 같습니다.

태그 푸시 조작에 의해 추가된 태그는 새로운 외부 태그가 됩니다.태그 팝 조작에 의해 삭제되는 태그는 현재 외부 태그입니다.

예

가상 네트워크

Example network topology using QinQ.
단순 QinQ의 예시

이 간단한 예에서는 802.1ad의 실용적인 사용을 설명합니다.이 그림에서는 스위치가 6진수로서 점선 타원 내의 모든 항목을 포함하는 Service Provider(SP; 서비스 프로바이더) 네트워크를 나타내고 있습니다.타원 주위에 있는 항목은 SP 고객이 속한 네트워크입니다.음영 처리된 직사각형에는 고객 및 SP 네트워크 구성 요소를 모두 포함하는 서로 다른 물리적 위치가 표시됩니다.

서비스 프로바이더(SP)는 시애틀과 타코마 시의 고객에게 L2 연결을 제공합니다."Acme"와 "XYZ"라는 두 회사가 시애틀과 타코마 양쪽에 캠퍼스를 두고 있습니다.모든 캠퍼스가 이더넷 LAN을 실행하고 있으며, 고객은 SP의 L2 VPN 네트워크를 통해 접속하여 캠퍼스가 같은 LAN(L2 네트워크) 내에 있도록 할 예정입니다.Acme와 XYZ는 시애틀과 Tacoma 양쪽에 1개의 LAN을 설치하는 것이 바람직하며 LAN 간에 트래픽을 라우팅해야 하는 2개의 LAN을 갖는 대신 사용할 필요가 없습니다.SP에는 시애틀(S-Switch #1)과 Tacoma(S-Switch #2)의 2개의 스위치가 있습니다.고객은 "A" 및 "B"로 지정된 스위치로 SP 네트워크에 접속합니다.고객마다 독자적인 A 스위치와 B 스위치 쌍이 있습니다.Acme 스위치A는 링크 'A1'을 통해 S-Switch #1에 접속되어 있습니다.나머지 링크에는 라벨이 붙어 있습니다.S-Switch #1과 #2는 링크 S12에 의해 접속된다.

Acme의 LAN은 네트워크에서 VLAN ID 10,11,12를 사용합니다.접속 A1과 A2는 단일 태그 부착 VLAN 트래픽(ID 10,11,12를 사용하는 트래픽)을 가진 이더넷트렁크입니다마찬가지로 XYZ는 네트워크에서 ID 11,12,13을 사용하기 때문에 X1과 X2도 ID 11,12,13의 단일 태그 부착 트래픽을 가진 트렁크입니다.SP는 S-Switch #1과 S-Switch #2 사이에 1개의 네트워크와 1개의 접속을 가지며 Acme와 XYZ의 트래픽을 분리해야 합니다.Acme와 XYZ는 모두 일부 VLAN ID를 공유하기 때문에 트래픽을 고객 VLAN ID로 분리할 수 없습니다.

해결책은 SP가 네트워크에서 802.1ad를 사용하는 것입니다.Acme에는 단일의 외측 VLAN 태그 ID 100, XYZ에는 101을 할당합니다.Acme A에서 SP 네트워크(A1에서 Acme B로 전송됨)로 전송되는 모든 트래픽에는 ID=100의 태그가 푸시됩니다.내부 태그는 원래 Acme 태그인 10, 11, 12 중 하나입니다.트래픽은 이 형식으로 S12를 통해 송신되며, Acme B(링크 A2)로 향하는S-Switch #2를 종료하기 직전에 모든 트래픽은 단일 팝 조작을 수행하여 ID가 100인 외부 VLAN 태그를 삭제합니다.이 팝 조작은 이전 푸시 조작의 역순으로 트래픽은 변경되지 않습니다.트래픽은 SP 네트워크를 802.1ad 프레임으로 통과하지만 802.1ad 프레임은 고객과 송수신되지 않습니다.

이전 예제의 문제

경험이 풍부한 네트워크 엔지니어는 위의 예의 단점을 즉시 인식할 수 있습니다.이것이 802.1ad가 엔드 투 엔드의 자기 완결 솔루션이라기보다는 프레임에 여러 태그를 추가하는 방법의 정의에 가까운 이유입니다.다른 프로토콜 및 표준과 함께 사용됩니다.위의 예에서 발생하는 문제는 다음과 같습니다.

  1. 많은 스위치는 VLAN ID가 아닌 MAC 주소에 따라 이더넷트래픽을 브리지합니다.이것은 공유 VLAN 러닝이라고 불리며 802.1d MAC 러닝/MAC 에이징 등에 따라 실행됩니다.
  2. Acme 와 XYZ 가 네트워크내에서 같은 MAC 주소를 사용하고 있는 경우, MAC 학습에서는 같은 MAC 주소를 사용하는 호스트가 2 개도 없는 것을 전제로 하고 있기 때문에, MAC 학습에 문제가 생깁니다.즉, MAC는 단일 스위치의 포트에서만 학습해야 합니다.
  3. SP 네트워크는 모든 고객 MAC 주소를 학습해야 전환이 가능합니다.이것은 축척이 잘 안 된다.
  4. 위의 예에서는 L2 프로토콜 프레임에 대한 프로비저닝은 없으며 스패닝 트리가 가장 중요합니다.
  5. 추가 QoS 기능이 부족합니다.
  6. Independent VLAN Learning(IVL; 독립 VLAN 학습)을 사용하는 브리지(즉, 첫 번째 VLAN 태그)는 SAMAC 주소의 일부로 포함되어 있기 때문에 단락1 및 2에서 설명한 문제를 회피할 수 있습니다.IVL을 사용하면 여러 고객이 MAC 주소를 사용할 가능성이 있는 문제가 해결됩니다.다만, 전송중의 스위치는, 삽입된 VLAN/MAC 주소의 편성을 모두 학습할 필요가 있습니다(12 + 48 = 60 비트).
  7. LAN에서 LAN으로의 브로드캐스트는 항상 고려해야 할 문제입니다.

Provider Bridge(802.1ad) 및 Provider Backbone Bridge(IEEE 802.1ah-2008 표준)는 한층 더 변경된 SAMAC 학습 방식을 사용하여 위의 문제에 대처합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "802.1Q-2011 - IEEE Standard for Local and metropolitan area networks--Media Access Control (MAC) Bridges and Virtual Bridged Local Area Networks".

외부 링크