基于VCTRUNK共享的以太網(wǎng)VPN業(yè)務(wù)研究

◆薛開山

（92941部隊(duì) 遼寧 125000）

基于VCTRUNK共享的以太網(wǎng)VPN業(yè)務(wù)研究

◆薛開山

（92941部隊(duì) 遼寧 125000）

本文對(duì)以太網(wǎng)VPN專線業(yè)務(wù)三種通道共享方式VLAN ID、MPLS標(biāo)簽以及QinQ技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述和分析，對(duì)各自的技術(shù)特點(diǎn)以及VCTRUNK通道共享方式進(jìn)行了對(duì)比分析，最后，結(jié)合組網(wǎng)應(yīng)用實(shí)際提出最優(yōu)化的通道共享方式。

VPN專線；VLAN ID；MPLS標(biāo)簽；QinQ

0 引言

EVPL（Ethernet Virtual Private Line）以太網(wǎng)虛擬私有專線業(yè)務(wù)，又稱為 VPN專線業(yè)務(wù)，其優(yōu)點(diǎn)在于不同業(yè)務(wù)流可共享VCTRUNK通道，使得統(tǒng)一物理端口可提供多條點(diǎn)到點(diǎn)的業(yè)務(wù)連接，并在各個(gè)方向上的性能相同，接入帶寬可調(diào)、可管理，業(yè)務(wù)可收斂實(shí)現(xiàn)匯聚，節(jié)省端口資源[1]。VPN業(yè)務(wù)可通過(guò)VLAN ID、MPLS標(biāo)簽以及QinQ技術(shù)實(shí)現(xiàn)通道共享。

1 外部端口共享技術(shù)

以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通過(guò)VLAN ID在外部MAC端口實(shí)現(xiàn)隔離。通過(guò)對(duì) TAG標(biāo)簽操作的支持，以太網(wǎng)業(yè)務(wù)處理單板提供了外部端口共享功能，在組網(wǎng)應(yīng)用中具有很大的靈活性?？梢酝庥脩籼峁c(diǎn)到多點(diǎn)的透?jìng)鳂I(yè)務(wù)，即一個(gè)站點(diǎn)的一個(gè)以太網(wǎng)口接入的用戶業(yè)務(wù)可以根據(jù)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀中攜帶的VLAN ID，被送到不同的站點(diǎn)，反向的多個(gè)站點(diǎn)的用戶業(yè)務(wù)可以匯聚到一個(gè)站點(diǎn)的一個(gè)以太網(wǎng)端口。

圖1 外部端口共享

如圖1所示，從總部發(fā)出來(lái)的數(shù)據(jù)需要分別傳送到不同的部門，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)帶有不同的VLAN ID，從而可以區(qū)分發(fā)往不同部門的業(yè)務(wù)信號(hào)。由于帶寬是按照VCTRUNK來(lái)進(jìn)行分配的，在這種應(yīng)用中，一個(gè)VLAN業(yè)務(wù)被分配到一個(gè)單獨(dú)的VCTRUNK中，使得VLAN的帶寬可以得到保證。通過(guò)VLAN標(biāo)簽的識(shí)別，可以使多條業(yè)務(wù)共享PORT端口，節(jié)省了以太網(wǎng)端口資源。

2 VCTRUKN共享VPN業(yè)務(wù)

2.1 基于 VLAN ID隔離的VCTRUNK共享

由于一塊以太網(wǎng)業(yè)務(wù)處理板可以提供的VCTRUNK通道數(shù)量有限，有時(shí)可以采用VCTRUNK共享的方式組網(wǎng)，采用這種方式可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的匯聚和線路上的帶寬共享，通過(guò)VLAN標(biāo)簽的識(shí)別，可以使多條以太網(wǎng)業(yè)務(wù)共享VCTRUNK，節(jié)省帶寬資源。共享帶寬的用戶以自由競(jìng)爭(zhēng)的方式來(lái)分配帶寬，適用于業(yè)務(wù)高峰相錯(cuò)的不同用戶進(jìn)行共享。

圖2 VLAN ID隔離

圖2 表示在一個(gè)VCTRUNK通道中傳輸多個(gè)VLAN的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，用戶A和用戶B共享同一個(gè)VCTRUNK，通過(guò)不同的VLAN ID實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)隔離。如果其中一個(gè)用戶占用了 90%的帶寬，即另一個(gè)用戶可用帶寬僅為10%。通?？梢圆捎肅AR功能控制外部端口的接入速率。通過(guò)為不同用戶設(shè)置CIR來(lái)控制接入速率。

2.2 基于MPLS隔離的VCTRUNK 共享

MPLS（Multi Protocol Label Switching）是多協(xié)議標(biāo)簽交換平臺(tái)，一種標(biāo)準(zhǔn)化的路由與交換技術(shù)。MPLS幀結(jié)構(gòu)一般采用MartinoE封裝格式，其幀結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 MartinoE數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

MartinoE的封裝格式是在原數(shù)據(jù)幀上添加22個(gè)字節(jié)的幀頭，其中Tunnel和VC是MPLS的兩種標(biāo)簽。VPN業(yè)務(wù)的典型應(yīng)用就是業(yè)務(wù)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)增加標(biāo)簽，離開網(wǎng)絡(luò)時(shí)剝離標(biāo)簽，從而在網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)MPLS標(biāo)簽對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行隔離。

圖4 MPLS隔離

VPN業(yè)務(wù)可多個(gè)用戶共享VCTRUNK，通常用于多個(gè)VLAN ID相同的以太網(wǎng)業(yè)務(wù)。如圖4所示，F(xiàn)公司的A和B部門共享VCTRUNK1，且VLAN ID相同，業(yè)務(wù)通過(guò)MPLS標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)剝離，實(shí)現(xiàn)了同一鏈路上多個(gè)相同VLAN ID相同的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信[2]。與通過(guò)VLAN隔離的VCTRUNK應(yīng)用場(chǎng)景相比，由于增加了MPLS標(biāo)簽，因此傳輸效率有所下降。

2.3 基于QinQ隔離的VCTRUNK 共享

QinQ是一種VLAN堆疊嵌套技術(shù)，數(shù)據(jù)報(bào)文通過(guò)攜帶兩層不同的VLAN標(biāo)簽，標(biāo)識(shí)出不同的報(bào)文業(yè)務(wù)，改變?cè)瓉?lái)僅依靠一層VLAN標(biāo)簽標(biāo)記數(shù)據(jù)報(bào)文的局限，達(dá)到了擴(kuò)展VLAN ID的目的。QinQ數(shù)據(jù)幀的格式如圖5所示。

圖5 QinQ數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

QinQ技術(shù)減緩了VLAN ID資源緊張的問(wèn)題，通過(guò)VLAN嵌套后，VLAN ID數(shù)量可以增加到4096*4096個(gè)[3]。用戶和運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)可以各自獨(dú)立靈活的規(guī)劃VLAN資源，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)配置和維護(hù)工作，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)規(guī)模也可以由LAN擴(kuò)展到WAN。

圖6 QinQ標(biāo)簽隔離

VPN多個(gè)用戶共享VCTRUNK，通常用于多個(gè)用戶VLAN ID相同的情況，圖6表示F公司的A和B部門共享VCTRUNK1，VLAN ID相同，業(yè)務(wù)通過(guò)QinQ標(biāo)簽隔離。

3 VLAN ID、MPLS、QinQ技術(shù)總結(jié)分析

VPN業(yè)務(wù)可以通過(guò)VLAN ID、MPLS標(biāo)簽以及QinQ技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離，提供VCTRUNK共享業(yè)務(wù)，三者都是通過(guò)VLAN標(biāo)簽的識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)不同以太網(wǎng)業(yè)務(wù)之間的隔離，其中VLAN ID隔離方式最為簡(jiǎn)單，效率最高，通過(guò)采用共享內(nèi)部端口、收端加載過(guò)濾的方式區(qū)分不同的業(yè)務(wù)流向，缺點(diǎn)是由于各用戶共享VCTRUNK，特定用戶的帶寬資源無(wú)法保證。MPLS及 QinQ標(biāo)簽隔離技術(shù)雖用于VLAN ID相同的VPN業(yè)務(wù)，但由于其在數(shù)據(jù)幀頭添加了二層VLAN標(biāo)簽，進(jìn)而能區(qū)分出不同的報(bào)文業(yè)務(wù)，增加的標(biāo)簽在一定程度上影響了傳輸效率。QinQ中的標(biāo)簽是全局標(biāo)簽，在數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中，以太幀的VLAN標(biāo)簽保持不變且要求全局唯一，限制了用戶數(shù)據(jù)，配置不靈活。相比之下，MPLS是全局標(biāo)簽，只要相鄰節(jié)點(diǎn)之間達(dá)成一致就可以，輸入和輸出標(biāo)簽可以不同，大大擴(kuò)展了標(biāo)簽的應(yīng)用范圍和靈活性。相比QinQ技術(shù)，MPLS具有更為廣闊的適應(yīng)性。

[1]宋燕輝，陳霖．基于MPLS的IP VPN應(yīng)用分析．現(xiàn)代電子技術(shù)，2008．

[2]王玲．802．1 QinQ的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證．電子測(cè)量技術(shù)，2007．

[3]張振中．光傳輸網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)配置方法．湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2014．