CN100413281C - 一种利用QinQ技术实现虚拟交换的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用QinQ技术实现虚拟交换的方法，以解决现有技术不能在不同地域具有不同的VLAN ID标识的网络间实现二层互通的问题。包括如下步骤：配置步骤，在中间设备上配置QinQ VLAN交换表，包括公网VLAN ID、出端口号、私网VLAN ID和交换后的新私网VLAN ID等信息；查询步骤，在QinQ数据到达所述交换设备时，以剥离的外层公网VLAN ID+出端口号+私网的VLAN ID去查询QinQ VLAN交换表，得到新的私网VLAN ID；交换及发送步骤，用新的私网VLAN ID替换原先的VLAN ID，并将替换后的数据包从出端口发送出去。通过本发明的技术方案能够实现不同标识的VLAN网络组成一个大的VPN网络，而不需要对用户网络配置进行任何更改，且不同的地域私网可以独立规划自己的VLAN，规划简单、组网灵活。

Description

一种利用QinQ技术实现虚拟交换的方法

技术领域

本发明涉及一种通过QinQ技术实现虚拟交换的方法，尤其涉及一种在不同地域、具有不同VLAN标识的VPN网络之间实现二层互连的方法。

背景技术

通过VPN(Virtual Private Networks虚拟专网)技术把不同地点的私用网络连接起来，是一种廉价高效的技术，目前常用的VPN技术有L2技术和L3层技术。

QinQ(采用两层IEEE802.1Q标签进行封装的技术，就是在一个数据包上打两层VLAN标签，又称802.1Q隧道技术)是一种简单的VPN技术，它采用L2技术，通过在使用的VLAN(Virtual Local Area Network虚拟局域网)标签上再封装一个公网的VLAN标签，能够将私网的VLAN从公网透传到需要连接的其它私网中去，把分散的几个地域的LAN组成一个大的虚拟的VPLS(Virtual Private LAN Service)，使多个地域的LAN通过公网设备实现互连。

但是如果对前述技术不作特别处理，对于不同地域的LAN只有VLAN标识相同的网络才能在二层实现互通，也就是说，只有VLAN ID相同的两个网络才能组成一个真正的VLAN，这样在规划网络时就要对整个VPLS进行VLAN规划。但这样的规划不但需要专业人员才能完成，而且还会对整个网络的组网带来极大的不便，以致影响业务的开展；另外，由于配置的更改还可能在网络中引入新的错误，这对于用户来说是很难接受的。

发明内容

本发明目的即在于克服上述现有技术的不足，提供一种利用QinQ技术实现不同地域的VLAN ID虚拟交换的方法，使用户VPN网络不作任何修改就能实现具有任意ID标识的VLAN的网络都能组成一个大的VPN网络，方便了组网规划。

为了实现上述目的，本发明公开了一种利用QinQ技术实现虚拟交换的方法，包括如下步骤：

(1)配置步骤：在交换设备上配置QinQ VLAN交换表；

(2)查询步骤：在QinQ数据到达所述交换设备时，查询QinQ VLAN交换表得到新的私网VLAN ID；

(3)交换及发送步骤：用新的私网VLAN ID替换原先的数据包中的VLAN ID，并将替换了新的私网VLAN ID的QinQ数据包从出端口发送出去。

其中，所述的QinQ VLAN交换表包括公网VLAN ID、出端口号、私网VLAN ID和交换后的新私网VLAN ID信息，或公网VPN标识、出端口号、私网VLAN ID和交换后的新私网VLAN ID信息，或公网VLAN ID、出端口号、MAC地址、用户地址、以及交换后的VLAN ID信息。

其中，在配置步骤中，即可以将QinQ VLAN交换表在交换设备中进行统一配置，也可以将该表拆分成在每个端口各配置一个表。

其中，在所述的查询步骤中，通过剥离的外层公网VLAN ID+出端口号+私网的VLAN ID去查询QinQ VLAN交换表，得到新的私网VLAN ID。

其中，所述的查询步骤中，在查询QinQ VLAN交换表前，当QinQ数据包到达QinQ的终端端口上时，先完成QinQ的外层公网VLAN Tag的剥离，得到原始私网的VLAN ID。

其中，所述的端口均指逻辑端口，是物理存在的端口或虚拟的端口。

其中，所述外层公网VLAN均指最外层公网VLAN。

其中，所述方法由软件或硬件逻辑电路来实现。

与现有的技术相比，由于采用了本发明技术方案，有效地解决了具有不同VLAN ID的用户网络之间不能灵活互通的问题，能够实现不同地域的VLAN通过QinQ技术组成一个大的VPN网络，而不需要用户对网络配置进行任何更改，并且不同的地域私网可以独立规划自己的VLAN，规划简单、组网灵活。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明进行更详尽的说明。

正如前所述，通过QinQ技术能够让私网的VLAN通过公网来透传，相同VLAN标识的用户私网通过用户的接入交换机与公网的接入交换机相连，不同地域的VLAN 1用户(具有相同的VLAN标识)可以组成一个大的VPN网络，我们称之为VPN A，不同地域的VLAN 2用户(具有相同的VLAN标识，但不同于VLAN 1用户的VLAN标识)同样可以组成另外一个大的VPN网络，我们称之为VPN B。如果不作特别处理，VPN A内部的设备能够实现二层互通，VPN B内部的设备也能实现二层互通，但VPN A和VPN B的设备互相是不能二层互通的，即对于不同地域的LAN只有VLAN标识相同的网络才能在二层实现互通，这样在规划网络时就要对整个VPLS进行VLAN规划。

现有技术的缺点在于要求各地的VLAN要统一规划，若想组成一个VPN网络，则需要将在不同地域的VLAN配置成相同的VLAN ID，这样在组网时就会受到限制。例如同一公司位于A、B两地的市场部需要互连，但因为两地是独立组网的，所以VLAN ID的规划也是独立的，我们假设A地的市场部VLAN ID X，B地的市场部的VLAN ID Y，如果要想将两地的市场部组成一个VPN，则必须修改A地或B地市场部的VLAN ID一致。这样的修改不但需要专业人员才能完成，而且还会对网络使用造成影响，影响业务的开展，由于配置的更改还可能引入新的错误，这对于用户来说是很难接收的。

本发明通过在设备上采用借由QinQ技术实现具有不同VLAN ID标识虚拟交换的办法，使得具有不同的VLAN ID标识的用户网络也能组成一个VPN网络。这样，用户就可不用对网络不作任何修改就能实现具有任意VLAN ID标识的VLAN能组成一个大的VPN网络，实现具有不同VLANID标识的VLAN间的二层互通。

本发明方案分三步来实现上述目的：

1、在路由器、交换机等交换设备上配置QinQ VLAN交换表，如表1所示。VLAN交换表由公网VLAN ID、出端口号、私网VLAN ID和交换后的新私网VLAN ID构成，其中公网VLAN ID+出端口号+私网VLAN ID构成表的关键字。

表1 QinQ VLAN交换表

公网VLAN ID(A)	出端口号(B)	私网VLAN ID(C)	新私网VLAN ID(D)
				A1	B1	C1	D1
A2	B2	C2	D2
				A3	B3	C3	D3
...	...	...	...

2、当QinQ数据包到达QinQ的终端端口上时，先完成QinQ的外层VLAN Tag的剥离，得到原始的私网VLAN数据包，同时得到私网的VLAN ID，这时以剥离的外层公网VLAN ID+出端口+私网的VLAN ID去查询QinQVLAN交换表，得到新的私网VLAN ID。

3、以新的私网VLAN ID替换原来的私网VLAN ID后从出端口发送出去，这样就实现了私网VLAN的ID交换。

例如：地域A的VLAN10和VLAN12通过QinQ与地域B的VLAN 5和VLAN6互连。用户希望A的VLAN10要与B的VLAN 5组成一个VLAN，A的VLAN12和B的VLAN 6组成另一个VLAN。我们假设A的网络接在公网交换机端口10上，B接在端口1上。其中，以地域A的VLAN 12和地域B的VLAN6组成一个大的VLAN的具体实施方案如下：

根据前述组网要求，按表2所示配置数据。

表2 QinQ VLAN交换表

公网VLAN ID	出端口号	私网VLAN ID	新私网VLAN ID
				8	1	10	5
8	1	12	6
				8	10	5	10
8	10	6	12

对于从A的VLAN12发出的数据在进入端口10时进行QinQ封装，加上公网的的VLAN tag，其中外层VLAN ID为8，相应的数据包格式见表3(1)。到达出端口1时QinQ终结，根据“公网VLAN ID 8+出端口号1+私网VLAN ID 12”查找QinQ VLAN交换表，得到新的私网VLAN ID号为VLAN 6，VLAN12则根据QinQ VLAN交换表被交换成VLAN 6，相应的数据包格式见表4(1)，将新的私网VLAN ID 6数据包出端口1发送出去；

VLAN 6的数据包在端口1进行QinQ封装，其中外层VLAN ID为8，相应的数据包格式见表3(2)。到达端口10时终结QinQ，根据“公网VLAN ID 8+出端口号10+私网VLAN ID 6”查找QinQ VLAN交换表，得到新的私网VLAN ID号为VLAN 12，则VLAN 6根据QinQ VLAN交换表被交换成VLAN 12，相应的数据包格式见表4(2)，将新的私网VLAN ID 12数据包出端口10发送出去，这样两个私网：A地的VLAN12和B地的VLAN6就实现了二层互访，组成了一个大的VLAN。

同样可以完成VLAN10和VLAN5的二层互访。

表3 QinQ封装后数据包格式

(1)VLAN 12数据包结构

(2)VLAN 6数据包结构

表4 QinQ终结后的数据包格式

(1)VLAN 12数据包剥离外层标签VLAN 8，交换新的VLAN ID 6。

以太网地址

VLAN 6

网络数据

(2)VLAN 6数据包剥离外层标签VLAN 8，交换新的VLAN ID 12。

以太网地址

VLAN 12

网络数据

对于点到多点的VPLS的情况，此时会涉及到对QinQVLAN交换表中多个VLAN ID的选择。我们可以通过配置出端口号、MAC地址及其他相关信息(如用户地址)等来构成关键字，进而查询得到新的VLAN ID信息，由于此属于现有技术，在此不赘述。

以上仅为本发明介绍的其中一个实施例，本发明可以将QinQ VLAN交换表在交换设备中进行统一配置，也可以将该表拆分成每个端口配置一个表，这样QinQ VLAN交换表的内容中就可以没有端口号，实施方案和技术效果是一样的。

另外，由于在QinQ网络中外层的VLAN与VPN存在一一对应的关系，因此本发明中的QinQ VLAN交换表的关键字“公网VLAN ID”完全可以用“VPN标识”来替换，通过配置“VPN标识+出端口号+私网VLAN ID”构成关键字来定义新的私网VLAN ID，实施方案和技术效果是一样的。

需要说明的是，本发明中所述的端口均指逻辑端口，可以是物理存在的端口，也可以是一个虚拟的端口。而上述利用QinQ技术实现虚拟交换的方法既可以由软件来实现，也可以由硬件逻辑电路来实现。

本发明不仅适用于两层IEEE802.1Q Tag的情况，也适用于封装多层IEEE802.1Q Tag的情况，在后一种情况下，本发明中所述的外层公网VLAN均指最外层公网VLAN。

本发明解决了VLAN标识不同的网络难以在二层实现互通的问题，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、能够实现不同标识的VLAN网络通过QinQ技术组成一个大的VPN网络，用户不需要对网络配置进行任何更改；

2、不同的地域的私网可以独立规划自己的VLAN ID，规划简单、组网灵活。

Claims (8)

1. 一种利用QinQ技术实现虚拟交换的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配置步骤：在交换设备上配置QinQ VLAN交换表；

(2)查询步骤：在QinQ数据到达所述交换设备时，查询QinQ VLAN交换表得到新的私网VLAN ID；

(3)交换及发送步骤：用新的私网VLAN ID替换原先的数据包中的VLAN ID，并将替换了新的私网VLAN ID的QinQ数据包从出端口发送出去。

2. 根据权利要求1所述的利用QinQ技术实现虚拟交换的方法，其特征在于，所述的QinQ VLAN交换表包括公网VLAN ID、出端口号、私网VLANID和交换后的新私网VLAN ID信息，或公网VPN标识、出端口号、私网VLAN ID和交换后的新私网VLAN ID信息，或公网VLAN ID、出端口号、MAC地址、用户地址、以及交换后的VLAN ID信息。

3. 根据权利要求1所述的利用QinQ技术实现虚拟交换的方法，其特征在于，在配置步骤中，即可以将QinQ VLAN交换表在交换设备中进行统一配置，也可以将该表拆分成在每个端口各配置一个表。

4. 根据权利要求1所述的利用QinQ技术实现虚拟交换的方法，其特征在于，在所述的查询步骤中，通过剥离的公网VLAN ID+出端口号+私网的VLAN ID去查询QinQ VLAN交换表，得到新的私网VLAN ID。

5. 根据权利要求4所述的利用QinQ技术实现虚拟交换的方法，其特征在于，所述的查询步骤中，在查询QinQ VLAN交换表前，当QinQ数据包到达QinQ的终端端口上时，先完成QinQ的外层公网VLAN Tag的剥离，得到原始私网VLAN ID。

6. 根据权利要求1-5任意一项所述的利用QinQ技术实现虚拟交换的方法，其特征在于，所述的端口均指逻辑端口，是物理存在的端口或虚拟的端口。

7. 根据权利要求2、4或5所述的利用QinQ技术实现虚拟交换的方法，其特征在于，所述公网VLAN均指最外层公网VLAN。

8. 根据权利要求1-5任意一项所述的利用QinQ技术实现虚拟交换的方法，其特征在于，所述方法既由软件或硬件逻辑电路来实现。