深度好文：QinQ 、VLAN、VXLAN之间有什么区别？

网络技术联盟站

2022/01/09 10:43

VLAN（虚拟局域网）技术使用户可以不受距离和物理位置的限制进行通信，极大地简化了网络管理。然而，随着设备和用户数量的大规模增长，由于可扩展性有限，最多只能支持 4094 个 VLAN，以及对可用网络链路的使用效率低下，VLAN 已不能满足日益增长的网络规模需求。

于是 VXLAN（虚拟可扩展局域网）和 QinQ 技术应运而生。

在这篇文章中，将对这三种技术进行说明和比较。

VLAN、VXLAN、QinQ 概述

VLAN 是一种将网络划分为多个广播域的技术。在每个广播域中，用户之间可以自由交流。对于不同 VLAN 之间的连接，VLAN Tagging 和 VLAN 间路由是用户必须知道的两个必要术语。

VLAN 标记是在帧通过 VLAN 中继端口时在帧中添加一个特殊的标记，允许来自不同 VLAN 的帧通过。其标记方法之一是 IEEE 802.1Q。在 CLI 和 Web 用户界面中，VLAN 配置简单易行。

QinQ 也称为堆叠 VLAN 或双 VLAN，由 IEEE 802.1ad 标准化。

它将 VLAN 标签封装成两层——私有网络的内层标签和公网的外层标签。

随着网络中用户的增加，需要大量的 VLAN ID。使用 IEEE 802.1Q 的传统 VLAN 标记无法识别和隔离扩展城域以太网工作中的用户数据。

因此使用 QinQ 将 VLAN 号扩展至4096×4096，可以有效节省公网 VLAN ID。

QinQ 数据包具有固定的格式。通常一个带有 802.11Q 标记的数据包被封装在另一个 802.1Q 标记中，这就是“QinQ”这个名字的由来。

在传输过程中，报文根据公网外层的 VLAN Tag 进行转发。

内层 VLAN 标记被视为也在公共网络上传输的数据。使用这种双标记形式，QinQ 数据包比普通的 802.1Q VLAN 标记数据包多四个字节。

有两种 QinQ 实现方式:

Basic QinQ 是一种基于端口的标记方式。当数据包到达启用了 VLAN VPN 的接口时，交换机将使用其默认 VLAN 标签标记数据包。传入的数据包是否被标记并不重要。如果它已被标记，那么它将具有双 VLAN 标记；如果没有，它将有一个带有交换机端口的 VLAN 标记。

选择性 QinQ 拥有基本 QinQ 的功能，但更灵活。它可以根据 MAC 地址、IP 协议、源 IP 地址和 VLAN 标签识别数据包的内层 VLAN 标签，然后确定应该添加哪个标签。

VXLAN，也称为虚拟可扩展局域网，旨在通过使用 MAC 地址用户数据报协议 (MAC-in-UDP) 封装在第 3 层网络之上提供第 2 层覆盖网络。

简单来说，VXLAN 可以提供与 VLAN 相同的服务，但具有更大的可扩展性和灵活性。与 QinQ 类似，VXLAN 报文也具有相对固定的格式。

使用 VXLAN MAC-in-UDP 封装，原始数据包将添加到 VXLAN 标头中，然后放入 UDP-IP 数据包中。这是一个简单的说明。

VXLAN 头：它由一个 24 位的 VNID 组成，用于标识第 2 层段并保持段之间的第 2 层隔离。

VNID 中的所有 24 位定义了 VXLAN 可以支持的最多 1600 万个 LAN 段数。

外层 UDP 头：VTEP（VXLAN 隧道端点）在 UDP 头中分配源端口，目的端口通常是 UDP 端口 4789。

外层 IP 头：它有一个源 VETP 的源 IP 地址与内层帧源相关联。

外部以太网报头：外部以太网报头具有与内部帧源相关联的 VTEP 的源 MAC 地址。

VLAN 已被用于解决不同的问题，例如第 2 层网络隔离、泛洪和作为路由接口。VLAN 支持功能现已在以太网交换机、路由器和防火墙等大多数系统和网络设备中提供。

但是，本文中的比较主要集中在 VLAN 标记上。要实现不同 VLAN 之间的通信，VLAN Tagging 是必不可少的一环。

如上所述，VLAN 标记使用协议 IEEE 802.1Q 或 ISL（交换机间链路）来标记流经不同 VLAN 的帧。

使用此方法标记的帧只有一个标记。但是，与 VLAN 相比，QinQ 技术更加灵活。

一方面，它可以选择性地为传入的帧或数据包添加标签。

另一方面，外层 VLAN 标记解决了 VLAN ID 受限的问题。并且独特的内部标签避免了私有 VLAN ID 和公共 VLAN ID 之间的冲突，为小型或大型企业网络提供了一个简单的第 2 层 VPN 解决方案。

注：VLAN 属于公网。

在 VXLAN 方面，它在一定程度上提供了与 QinQ 相同的功能，但它的工作层更具可扩展性。

VXLAN 通过 MAC-in-UDP 封装数据包，极大地扩展了二层网络。众所周知，随着云计算的进步，租户对网络建设的要求越来越高，尤其是虚拟化数据中心，更加需要二层网络。

MAC-in-UDP 支持使用 24 位 VIND，这允许数据中心容纳多个租户并打破物理距离限制和部署。

这就是为什么近年来 VXLAN 在云计算和虚拟化数据中心中变得越来越流行的原因。但是，与 VLAN 和 QinQ 相比，VXLAN 技术更加昂贵和复杂。因此，并非所有 VLAN 交换机都支持此功能。

随着 VLAN 技术和 2/3 层网络的快速发展，必然会出现更多更高的网络管理技术。

与 QinQ 和 VXLAN 一样，并非所有技术都是平等创建的。它们都是为解决当前问题而生的，将为今天和未来的网络带来更多便利。

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