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46.8.2 Q-in-Q隧道
但是L2以太網(wǎng)在實(shí)施過(guò)程中，如果運用商的傳輸網(wǎng)絡(luò )為純2層網(wǎng)絡(luò )則會(huì )帶來(lái)很多問(wèn)題，首先是VLAN
數目，常規 VLAN 僅能支持 4096 個(gè)，但這個(gè)問(wèn)題隨著(zhù) Q-in-Q 的提出已經(jīng)被改善。Q-in-Q 全稱(chēng)為
802.1Q-in-802.1Q。 它把企業(yè)客戶(hù)的VLAN封裝到服務(wù)供應商的VLAN  中。這種解決方案最重要的優(yōu)勢是，
企業(yè)VLAN ID和服務(wù)供應商的VLAN ID不必相互匹配。通過(guò)它，企業(yè)網(wǎng)絡(luò )還可以在它的MAN/WAN 網(wǎng)絡(luò )中
建立生成樹(shù)。它通過(guò)如下的報文實(shí)現了VLAN的嵌套。實(shí)現了4096*4096個(gè)VLAN的傳輸，

 
Q-in-Q技術(shù)不支持在運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )和用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )之間進(jìn)行MAC地址隔離。當把Q-in-Q作為 E-LANService
服務(wù)使用時(shí)，運營(yíng)商的交換機必須要學(xué)習網(wǎng)絡(luò )中所有的 MAC地址,無(wú)論他們是否來(lái)自運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )還是用戶(hù)
網(wǎng)絡(luò )。當一臺新的主機被增加到用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò )時(shí)，這個(gè)新的MAC地址必定被運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的交換機學(xué)習得到。
這將使得運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )和用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )被連通，使得運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )看起來(lái)如同一臺巨大的交換機。
用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )開(kāi)啟使用的大部分以太網(wǎng)控制協(xié)議，不能夠與運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )設備相互作用。例如，用于用
戶(hù)網(wǎng)絡(luò )的生成樹(shù)協(xié)議實(shí)例不能與被用于運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的 STP  實(shí)例相互作用。因此,運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )需要提供“隧
道”讓用戶(hù)的STP BPDU得以通過(guò)。BPDUs 可以被看作能被目的MAC地址識別，但不能被VLAN Tag 標簽
關(guān)聯(lián)的數據包。例如，STP能被目的  MAC  地址1-80-C2-00-00-00識別。  Q-in-Q協(xié)議不提供區別用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )
和運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的 BPDUs，因為每個(gè)實(shí)體的 BPDUs 可能包含有相同的 MAC 地址，并且相同的 MAC 地址是

不被支持的。這樣，將會(huì )引起不可預知的網(wǎng)絡(luò )行為，因為運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )設備不能夠區分用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )和運營(yíng)
商自己的BPDUs。

46.8.3 MAC-in-MAC
部分廠(chǎng)商提出了MAC-in-MAC
(IEEE802.1ah)的處理方式，它包括用
戶(hù)網(wǎng)絡(luò )／運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的 MAC 地址隔
離、用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )控制協(xié)議透傳性、服務(wù)的區分和擴展性等問(wèn)題。MAC-in-MAC技術(shù)也同樣具有流量工程的能
力。運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )在 UNI 處，首先在來(lái)自用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )的以太幀中，嵌入運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的源地址、目標地址、提
供商VLANTag 標簽和ServiceLabel服務(wù)標簽等域。
在 MAC-in-MAC 里提供商 VLANTag 標簽與在 Q-in-Q 中的格式是一樣的，提供商 VLANID 域仍然用于
識別提供商 VLAN 以及被它所映射的用戶(hù)用戶(hù) VLANID。P-VALN  CoS 域確定幀優(yōu)先級并支持流量工程。最
后，Service Label的Service ID 域用于標識運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)實(shí)例，  
MAC-in-MAC 網(wǎng)絡(luò )是基于運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò ) MAC 地址的數據交換和發(fā)送。因為交換和傳輸數據幀是在運營(yíng)
商網(wǎng)絡(luò )內部進(jìn)行，用戶(hù)的以太幀等被封裝在M-in-M的隧道里，僅僅作為數據被傳輸，所以這項技術(shù)解決
了允許用戶(hù) MAC 地址和運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò ) MAC 地址的重疊。因為用戶(hù)的以太幀是經(jīng)過(guò)隧道傳輸，而用戶(hù)和運
營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )是隔離的。

 
46.8.4 IP/MPLS網(wǎng)絡(luò )
在前面的敘述中，我們看到，傳統的L2網(wǎng)絡(luò )存在很多問(wèn)題，同時(shí)網(wǎng)絡(luò )的擴展也十分不便這樣影響了
整個(gè)運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展。隨著(zhù) MPLS 的使用，極大地改善了這樣的情況，同時(shí)也滿(mǎn)足了企業(yè)用戶(hù)的需求，
可以使用基于IP的 L3VPN取代企業(yè)中原有的ATM  FR和專(zhuān)線(xiàn)業(yè)務(wù)。對于L3VPN的實(shí)施，在早期通常采用
GRE 隧道的形式，但是通常會(huì )存在很大的伸縮性問(wèn)題，隨著(zhù) IP 網(wǎng)絡(luò )的大規模部署，  后期逐漸采用了
MPLS/VPN 的方式提供服務(wù)。IP/MPLS架構如下：

其中 PE 為供應商邊界路由器，按照功能分為 U-PE，PE-AGG 和 N-PE。其中 U-PE 負責接入，用于實(shí)
現接入控制，安全策略，數據包分類(lèi)，隊列服務(wù)等功能，PE-AGG 用于流量的匯聚和整形。而N-PE 通常提
供 MPLS/L2TP/VPLS 等服務(wù)，也提供應用服務(wù)網(wǎng)關(guān)和 Internet 接入等服務(wù)。而 P 為運營(yíng)商路由器，主要負
責IP/MPLS 報文的快速轉發(fā)等。CE為用戶(hù)邊緣路由器，用于用戶(hù)業(yè)務(wù)的開(kāi)展。

MPLS的簡(jiǎn)單工作原理是：當數據分組到達MPLS 網(wǎng)絡(luò )云的入口LSR(標簽交換機)，入口LSR通過(guò)分析
數據分組的信息頭來(lái)決定該分組屬于哪個(gè) FEC(轉發(fā)等價(jià)類(lèi)，即 FEC 使一些具有某些共性的數據流集合，
這些數據在轉發(fā)過(guò)程中被 LSR 以相同的方式進(jìn)行處理)，然后查找 LIB(標簽信息庫)，將一個(gè)與該 FEC 相關(guān)
聯(lián)的標簽加在數據分組前。在后繼的 LSR 中，不需要再查找 IP 分組頭，只需要根據數據分組的標簽來(lái)查
找LIB，即可決定其轉發(fā)出口，在轉發(fā)前將新的標簽取代舊的標簽，然后轉發(fā)到下一個(gè)LSR  。當數據分組
到達出口LSR  時(shí)，出口LSR 將Label從數據分組中去掉，又按照傳統的IP轉發(fā)方式對數據分組進(jìn)行轉發(fā)。
其中，所有與 FEC 綁定的標簽分發(fā)和 LSP 的建立都是由 LDP(標簽分發(fā)協(xié)議)來(lái)完成。采用 MPLS 的另一個(gè)
好處是，MPLS 可以實(shí)現很好的流量工程。利用RSVP流量工程和MPLS的快速重路由極大地提高了承載網(wǎng)
的性能。
 
46.8.5 EoMPLS和VPLS
MPLS 第 3 層 VPN 確實(shí)會(huì )對服務(wù)供應商和企業(yè)客戶(hù)提出某種一方或另一方不可接受的要求。某些企
業(yè)不愿意將網(wǎng)絡(luò )控制權交給服務(wù)供應商，某些服務(wù)供應商則不愿意按照 MPLS  L3  VPN 的要求，按照第 3
層網(wǎng)絡(luò )參數提供和管理服務(wù)。我們更希望運營(yíng)商能夠提供2 層VPN的功能。
EoMPLS(MPLS 上的以太網(wǎng))是近來(lái)滿(mǎn)足城域以太網(wǎng)控制平面要求方面的最重大技術(shù)創(chuàng )新成果之一。
EoMPLS 將以太網(wǎng)幀封裝到 MPLS 標記交換路徑中，使 MPLS 核心網(wǎng)絡(luò )可以傳輸原來(lái)格式的以太網(wǎng)幀。
EoMPLS 的最初定義是由一份提交給 IETF 的 RFC 草案定義的。該 RFC 草案被稱(chēng)為 Martini 草案，它定義了
一種以太網(wǎng)幀的點(diǎn)到點(diǎn)傳輸方式。
Martini草案的目的在于定義一種城域以太網(wǎng)接入業(yè)務(wù)。它可以支持多鏈路功能，從而使最終用戶(hù)和
服務(wù)供應商之間的一條物理連接可以支持多條EoMPLS 第2層電路。因此，最終用戶(hù)可以使用這種多鏈路
EoMPLS 功能建立一種多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，然后在多條EoMPLS 第2層電路間進(jìn)行第3 層路由功能。
許多服務(wù)供應商都提供 EoMPLS 業(yè)務(wù)來(lái)代替幀中繼。因此，這種業(yè)務(wù)定義將要求最終用戶(hù)使用由服
務(wù)供應商分配的 VLAN 標記。這與服務(wù)供應商為最終用戶(hù)分配的幀中繼數據鏈路連接識別符(DLCI)非常類(lèi)
似。
按照VPLS技術(shù)組建的城域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò )中的PE路由器獨立地學(xué)習MAC地址并維護FIB表項、對接收
的 2 層數據按 Martini 草案進(jìn)行封裝、解封裝后，經(jīng) PE 之間通過(guò) MPLS 的 LSP 建立的 PSN 隧道交換。PE
之間可采用 LDP 協(xié)議或 MP-BGP 協(xié)議來(lái)完成信令的交換，建立 PSN 隧道。具體的來(lái)講，VPLS 技術(shù)包括了
兩個(gè)層面：信令控制層和數據轉發(fā)層。
在信令控制層面上， VPLS技術(shù)使用信令協(xié)議在PE之間建立相應橫跨骨干網(wǎng)絡(luò )的PW(偽線(xiàn))，通過(guò)PW
可將以太網(wǎng)數據單元在骨干網(wǎng)絡(luò )上傳輸，這些骨干網(wǎng)絡(luò )絕大多數是 IP/MPLS 網(wǎng)絡(luò )之類(lèi)的
PSN(PacketSwitchNetwork 包交換網(wǎng)絡(luò ))。VPLS 中的 PW 是通過(guò)在兩個(gè) PE 端點(diǎn)間建立一對單向 MPLVC-LSP
建立起來(lái)的， VC-LSP可以靜態(tài)配置或是LDP協(xié)議動(dòng)態(tài)分配。建立起來(lái)的PSN隧道可以承載多個(gè)VPLS服務(wù)，
同時(shí)在一定程度上起到屏蔽傳輸數據的作用，保護了跨越骨干網(wǎng)絡(luò )數據的安全。此外，VPLS 技術(shù)還利用
該信息協(xié)議發(fā)現加入、退出的PE節點(diǎn)，實(shí)時(shí)更新拓撲信息。

目前VPLS技術(shù)使用的信令協(xié)議有LDP和BGP/MP-BGP.基于 LDP協(xié)議的信令機制實(shí)現比較簡(jiǎn)單，但由
于其天生的點(diǎn)到點(diǎn)特性，其在大型網(wǎng)絡(luò )中的擴展性較差。在使用 LDP 的網(wǎng)絡(luò )中，可通過(guò)增加一個(gè)目錄服
務(wù)器來(lái)實(shí)現PE 自動(dòng)發(fā)現功能?；贐GP/MP-BGP協(xié)議的信令機制較為復雜，但是BGP/MP-BGP協(xié)議靈活、
功能強大、擴展性較好，支持跨越多個(gè)自治系統(AS)網(wǎng)絡(luò )結構，而且利用 BGP 路由反射器即可實(shí)現 PE 自
動(dòng)發(fā)現功能。目前主要設備制造商的VPLS 產(chǎn)品都支持這兩種信令機制。
在數據轉發(fā)層面上，VPLS技術(shù)通過(guò)學(xué)習MAC地址形成針對不同VPLS域的 FIB表項，并基于MAC地
址通過(guò) PSN 隧道轉發(fā)數據。一個(gè) VPLS 域對應于一個(gè)企業(yè)用戶(hù)，PE 為每一個(gè)不同的 VPLS 域維護一個(gè) FIB

表項，在維護的FIB表項中，重點(diǎn)是MAC與 PW的對應關(guān)系，即MAC與LSP的對應關(guān)系，值得注意的是
一條 PW 是由兩條 LSP 組成的，MAC 是與反向的標簽相對應，這樣才能正確地轉發(fā)數據。在 PE 維護 FIB
表項時(shí)，也會(huì )遇到與交換機MAC地址老化類(lèi)似的問(wèn)題，VPLS技術(shù)通過(guò)信令協(xié)議發(fā)送地址撤銷(xiāo)消息來(lái)完成
此項功能，具體是通過(guò)LDP地址撤銷(xiāo)消息中包含的一個(gè)FECTLV(標識涉及到的VPLS)、一個(gè) MAC地址TLV(可
選)等一些可選參數來(lái)實(shí)現的。
VPLS技術(shù)仿真了一個(gè)透明的局域網(wǎng)，仿佛將用戶(hù)分支局域網(wǎng)絡(luò )接到了一個(gè)交換機上。這其中就不可
避免地會(huì )出現環(huán)路，VPLS技術(shù)通過(guò)兩種方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，一是在每個(gè)PE上運行 STP，對STPBPDU隧
道傳輸；二是對所有PE進(jìn)行全網(wǎng)狀互聯(lián)(fullmesh)，并且支持水平分割模式。第一種方法中STP是開(kāi)發(fā)于
局域網(wǎng)的技術(shù)，即使在主機較多的局域網(wǎng)中其性能即收斂時(shí)間也相對較大，盡管有對 STP 的幾種改進(jìn)，
但就其本質(zhì)上還是不適合在大型網(wǎng)絡(luò )上使用。第二種方法在一定規模下可解決環(huán)路拓撲問(wèn)題，但是一旦
當PE增多時(shí)，全網(wǎng)狀互連會(huì )使帶來(lái)PE間LSP數量的劇增、網(wǎng)絡(luò )部署的靈活性驟減以及PE壓力較大等問(wèn)
題，這時(shí)可以通過(guò)在大規模網(wǎng)絡(luò )上應用分級VPLS(HVPLS)來(lái)解決這些問(wèn)題。
HVPLS 利用一種集中星型的布局建立分級結構：全網(wǎng)狀隧道在中樞站點(diǎn)(被指定為 PE)之間保持，CE
設備連接在一臺MTU(MultiTenantUnit)路由器上，路由器連接在一臺PE路由器上。HVPLS 通過(guò)這種分層結
構，使運營(yíng)商能在網(wǎng)絡(luò )內動(dòng)態(tài)地分配帶寬，在用戶(hù)間建立獨特的區間。HVPLS 還能有效地使用網(wǎng)絡(luò )帶寬，
特別對視頻應用來(lái)說(shuō)更是如此。通過(guò)將多點(diǎn)廣播推送到運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )邊緣，HVPLS也使得城域網(wǎng)的核心部分
負荷大大降低。然而，VPLS 采用復雜的三層協(xié)議建立信令，設備成本相對較貴。其次，VPLS協(xié)議棧層次
多，運行比較復雜，特別是對于數千個(gè)節點(diǎn)的大型城域網(wǎng)的管理運行成本較高。但是，對于 IPTV 等新型
高級業(yè)務(wù)需求較為強勁的大型城域網(wǎng)而言，依然是一個(gè)有前瞻性的技術(shù)選擇，特別是核心網(wǎng)部分。
隨著(zhù)3G等新一代網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，要求傳輸網(wǎng)絡(luò )能夠承載更多的業(yè)務(wù)。傳統ATM網(wǎng)絡(luò )可以使用多種AAL
來(lái)適配這些服務(wù)。而我們更希望基于IP/MPLS 的網(wǎng)絡(luò )能夠承載這些流量，AToM(Any  Transport  over MPLS)
被提出，關(guān)于IP/MPLS，將在稍后的章節中進(jìn)行詳細的介紹。

46.8.6 PBT
PBT(Provider Backbone Transport)技術(shù)是IEEE802.1ah 標準規范的最新演進(jìn)特性之一，其設計初衷和最
大的價(jià)值體現是深入挖潛傳統以太網(wǎng)技術(shù)以及相關(guān)設備，結合新一代以太網(wǎng)技術(shù)標準(主要在以太網(wǎng)OAM
方面)，在適合的層面將以太網(wǎng)由無(wú)連接的技術(shù)革新為一種面向連接的隧道技術(shù)。
在 MAC-in-MAC 封裝的基礎上，只需要作少量改動(dòng)，關(guān)掉某些以太網(wǎng)功能，利用現有以太網(wǎng)硬件就
可以提供新的轉發(fā)功能，將無(wú)連接的以太網(wǎng)改造為面向連接的二層隧道技術(shù)，提供具有硬 QoS 和電信級
性能的專(zhuān)用以太網(wǎng)鏈路，這就是所謂的 PBT 技術(shù)。PBT 技術(shù)的主要特點(diǎn)首先是擴展性好。關(guān)掉 MAC 學(xué)習
功能后，可以消除導致MAC泛洪和限制網(wǎng)絡(luò )規模的廣播功能。此外， PBT 采用VID(VLAN ID)+MAC(共60bit)
地址作為全球唯一地址，并使用基于最短路徑算法的橋接路由協(xié)議和基于目的地地址的轉發(fā)，  VID 不再
表示傳統的無(wú)環(huán)路域，而是用來(lái)識別某些特定通道，不具有全球唯一性，從而消除了業(yè)務(wù)擴展性限制。
其次，轉發(fā)信息也不再依靠傳統的泛洪和學(xué)習，而是由網(wǎng)管/控制平面直接提供，從而可以為網(wǎng)絡(luò )提供確
知的通道，無(wú)需超額指配網(wǎng)絡(luò )容量就能提供硬QoS，實(shí)現帶寬預留和50ms的保護倒換時(shí)間。再有，作為
二層隧道技術(shù)，PBT 可以與現有 WAN 技術(shù)互通，不僅能支持各種以太網(wǎng)業(yè)務(wù)，而且還能支持各種基于
MPLS的業(yè)務(wù)，包括二層的VPLS和虛擬偽線(xiàn)業(yè)務(wù)以及三層的IP  VPN業(yè)務(wù)等，具有相當的業(yè)務(wù)靈活性。最
后， PBT使用了大量IEEE和ITU定義的網(wǎng)管功能并將這些功能從物理層或重疊的網(wǎng)絡(luò )層移植到數據鏈路層，
使其能基本達到類(lèi)似SDH的電信級網(wǎng)管功能。簡(jiǎn)言之，PBT技術(shù)結合了以太網(wǎng)和MPLS的優(yōu)點(diǎn)，為城域網(wǎng)
提供了一種新的、扁平化的、低成本的融合架構。由于 PBT 存在 N 平方問(wèn)題，需要大量連接，管理難度
加大。另外，自動(dòng)隧道建立能力還有待開(kāi)發(fā)。 英國B(niǎo)T 的21CN項目和上海電信已經(jīng)開(kāi)始部署PBT的網(wǎng)絡(luò )。