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802.1q


贡献者：sdjntl    浏览：3084次    创建时间：2009-12-05

802.1q　　
　　IEEE最近批准802.1p作为802.1d连网标准修正的一部分,使局域网交换在向同时支持声音、图像和数据方面又迈进了一步.802.1p规范使第2层交换具有以优先级区分信息流的能力,完成动态多波过滤。这对于提高局域网的性能非常有价值,但优先功能可望有更直接的影响.优先化规范工作在开放系统互连模型的介质访问控制(MAC)成帧层。为了符合802.1p规范,第2层交换机必须能将进入局域网的分组分成不同的信息流类别。802.1p可以定义八级不同的类别。虽然网络管理员决定实际的交换,但IEEE提供了广泛的推荐。第七级具有最高的优先权,它可以进入网络关键性交通,如路由信息协议和开放的最短路径优先表更新。第五与第六级可以用于延迟敏感的应用,如交互视频图像和声音;4至1级为数据级是从可控负荷的应用(如流动多媒体和关键商务信息传递——传送SAP数据),至可丢失数据的信息流;0级是最佳的缺省值,当未设置其他值时即被自动调用。在运算中,802.1p被用于分组中的优先域以标示有优先处理请求的交换机。不同于802定义的协议如FDDI和令牌环网,以太网不带有定义的优先字段。802.1p能够调用包含在由IEEE的802.1q工作小组正在开发的标签包头部分的优先字段,这个小组的工作着重于虚拟局域网的识别。802.1q规范确定了包含32位标签包头,所有32位均插入在分组的包头的正常目的地址与源地址之后。其中,有3个优先位用于标示802.1p交换;1位用于识别可选的令牌环网的外部;12位虚拟局域网的ID用于虚拟局域网的成员资格,其他16位用于修改"Ether Type"帧。802.1q的优先位可由桌面系统、服务器、路由器和第3层交换机来设置。在桌面系统和服务器中符合802.1p的网卡通过监视端口和ID插座确定信息传输的优先次序,进而设置这些位.路由器和第3层交换机通过检查分组的有效负载信息,如端口数量及服务器地址,来区分信息传输的优先次序。它们通过利用这些信息,结合网络管理定义"政策",从而可以分类任何未加标签的分组。
　　第2层交换机是"看"不到MAC层以上的层的。802.1p规范却可以使其具有认识包的优先次序的能力。为了更好地作用于选择信息传输的优先次序,新的路由器与交换机对于每一个输出端口将具有使用多缓冲器排列方式的能力。
　　在一常规的单一缓冲器交换机中,当信息传输出现拥挤时,所有分组将会等待直到可继续前进。相反,具有多排列方式硬件的交换机可以在内部对具有较高优先级的分组进行快速处理,实际上有一些分组将在几毫秒中越过低级分组而通过交换机。通过在每个端口有两种、三种、四种甚至更多的排列方式的系统中推荐如何分配八种信息传输的级别,802.1p规范提前使用了多排列方式的硬件。设置优先位和实现依据等级转发,对于多媒体聚合和激活策略的连网是重要的一步。目录激活的网络的下一步,是为基于网络管理定义政策的自动网络配置。对于有些单位,有价值的一步是将分组的优先级推广到广域网。
　　这可通过与ATM的服务质量能力有关的一些交互作用,或在IP分组网络中——TOS子区域表现出来。TOS子区域是由Internet Engineering Task Force在1981年为Ipv4网络定义的,现今运行的是由IETF Differentiated Services 工作组重新设计的。但是,目前这些技术仍处在提议的初期阶段。比较现实的一点是局域网中图像、声音及数据的合一,采用802.1p加强了这种势头。
　　802.1Q IEEE 802.1Q是一个中继标准.与ISL中继不同,ISL对每个穿过中继线的帧都做标记,或者用ISL报头和报尾封装.802.1Q中继支持两种帧:标记的和未标记.未标记的帧中不携带任何VLAN标识信息----基本上,这是一个普通的以太网帧.802.1Q标记过程修改原始的以太网帧.一个称为标记字段的4字节字段被插入原始的以太网帧中,并且原始帧的FCS(检验和)也根据这些变化而重新计算.进行标记的目的是帮助其相连的交换机将帧置于源VLAN之中.
　　IEEE 802.1Q 规范为标识带有 VLAN 成员信息的以太帧建立了一种标准方法。IEEE 802.1Q 标准定义了 VLAN网桥操作，从而允许在桥接局域网结构中实现定义、运行以及管理 VLAN 拓朴结构等操作。 802.1Q标准主要用来解决如何将大型网络划分为多个小网络，如此广播和组播流量就不会占据更多带宽的问题。此外 802.1Q 标准还提供更高的网络段间安全性。
　　IEEE 802.1Q 完成以上各种功能的关键在于标签。支持 802.1Q 的交换端口可被配置来传输标签帧或无标签帧。一个包含 VLAN信息的标签字段可以插入到以太帧中。如果端口有支持 802.1Q 的设备（如另一个交换机）相连，那么这些标签帧可以在交换机之间传送 VLAN成员信息，这样 VLAN 就可以跨越多台交换机。但是，对于没有支持 802.1Q设备相连的端口我们必须确保它们用于传输无标签帧，这一点非常重要。很多 PC 和打印机的 NIC 并不支持 802.1Q，一旦它们收到一个标签帧，它们会因为读不懂标签而丢弃该帧。在 802.1Q 中，用于标签帧的最大合法以太帧大小已由 1，518 字节增加到1，522 字节，这样就会使网卡和旧式交换机由于帧“尺寸过大”而丢弃标签帧。
　　协议结构
　　以太网中的 IEEE 802.1Q 标签帧格式：
　　7 1 6 6 2 2 2 42-1496 bytes 4 bytes
　　Preamble SFD DA SA TPID TCI Type Length Data CRC
　　Preamble（Pre） － 7字节。Pre 字段中1和0交互使用，接收站通过该字段知道导入帧，并且该字段提供了同步化接收物理层帧接收部分和导入比特流的方法。
　　Start-of-Frame Delimiter（SFD） － 1字节。字段中1和0交互使用，结尾是两个连续的1，表示下一位是利用目的地址的重复使用字节的重复使用位。
　　Destination Address（DA） － 6字节。DA 字段用于识别需要接收帧的站。
　　Source Addresses（SA） － 6字节。SA 字段用于识别发送帧的站。
　　TPID － 值为8100（hex）。当帧中的 EtherType 也为8100时，该帧传送标签 IEEE 802.1Q/802.1P。
　　TCI － 标签控制信息字段，包括用户优先级（User Priority）、规范格式指示器（Canonical Format Indicator）和 VLAN ID。
　　User Priority：定义用户优先级，包括8个（2^3）优先级别。IEEE 802.1P 为3比特的用户优先级位定义了操作。
　　CFI：以太网交换机中，规范格式指示器总被设置为0。由于兼容特性，CFI 常用于以太网类网络和令牌环类网络之间，如果在以太网端口接收的帧具有 CFI，那么设置为1，表示该帧不进行转发，这是因为以太网端口是一个无标签端口。
　　VID：VLAN ID 是对 VLAN 的识别字段，在标准 802.1Q 中常被使用。该字段为12位。支持4096（2^12） VLAN的识别。在4096可能的 VID 中，VID＝0 用于识别帧优先级。 4095（FFF）作为预留值，所以 VLAN配置的最大可能值为4094。
　　Length/Type － 2字节。如果是采用可选格式组成帧结构时，该字段既表示包含在帧数据字段中的 MAC 客户机数据大小，也表示帧类型 ID。
　　Data － 是一组 n（46=< n =<1500）字节的任意值序列。帧总值最小为64字节。
　　Frame Check Sequence（FCS） － 4字节。该序列包括32位的循环冗余校验（CRC）值，由发送 MAC 方生成，通过接收 MAC 方进行计算得出以校验被破坏的帧。


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