IEEE 802.1Q

IEEE 802.1Q, a menudo denominado Dot1q, es el estándar de red que admite redes de área local virtual (VLAN) en una red Ethernet IEEE 802.3. El estándar define un sistema de etiquetado VLAN para tramas Ethernet y los procedimientos adjuntos que utilizarán los puentes y conmutadores para manejar dichas tramas. El estándar también contiene disposiciones para un esquema de priorización de calidad de servicio comúnmente conocido como IEEE 802.1p y define el Protocolo de registro de atributos genéricos.

Porciones de la red que son VLAN-aware (es decir, IEEE 802.1Q conformant) pueden incluir etiquetas VLAN. Cuando un marco entra en la porción VLAN-aware de la red, se agrega una etiqueta para representar la membresía VLAN. Cada marco debe ser distinguible como estar dentro exactamente de un VLAN. Se supone que un marco en la porción VLAN-aware de la red que no contiene una etiqueta VLAN fluye en la nativo VLAN.

El estándar fue desarrollado por IEEE 802.1, un grupo de trabajo del comité de estándares IEEE 802, y sigue siendo revisado activamente con enmiendas notables incluyendo IEEE 802.1ad, IEEE 802.1ak e IEEE 802.1s. La revisión 802.1Q-2014 incorpora el estándar IEEE 802.1D-2004.

Formato marco

Inserción de la etiqueta 802.1Q en un marco Ethernet

802.1Q agrega un campo de 32 bits entre la dirección MAC de origen y los campos EtherType de la trama original. Según 802.1Q, el tamaño máximo de trama se amplía de 1518 bytes a 1522 bytes. El tamaño mínimo de trama sigue siendo de 64 bytes, pero un puente puede ampliar el tamaño mínimo de trama de 64 a 68 bytes en la transmisión. Esto permite abrir una etiqueta sin necesidad de relleno adicional. Se utilizan dos bytes para el identificador de protocolo de etiqueta (TPID), los otros dos bytes para la información de control de etiqueta (TCI). El campo TCI se divide a su vez en PCP, DEI y VID.

Tag protocol identifier (TPID)

Un campo de 16 bits con un valor de 0x8100 para identificar el marco como un marco de etiqueta IEEE 802.1Q. Este campo se encuentra en la misma posición que el campo EtherType en marcos sin etiquetar, y se utiliza para distinguir el marco de marcos sin etiquetar.

Información de control de etiquetas (TCI)

A 16-bit field containing the following sub-fields:

Punto de código prioritario (PCP)

Un campo de 3 bits que se refiere a la clase de servicio IEEE 802.1p y mapas al nivel de prioridad del marco. Se pueden utilizar diferentes valores de PCP para priorizar diferentes clases de tráfico.

Indicador elegible (DEI)

Un campo de 1 bit. (anteriormente CFI) se puede utilizar por separado o en conjunción con PCP para indicar los marcos que puedan ser eliminados en presencia de congestión.

Identificador VLAN (VID)

Un campo de 12 bits especificando el VLAN al que pertenece el marco. Los valores de 0 y 4095 (0x000 y 0xFFF en hexadecimal) están reservados. Todos los demás valores se pueden utilizar como identificadores VLAN, permitiendo hasta 4,094 VLANs. El valor reservado 0x000 indica que el marco no lleva un ID VLAN; en este caso, la etiqueta 802.1Q especifica sólo una prioridad (en los campos PCP y DEI) y se denomina como un prior tag. En puentes, VID 0x001 (el ID VLAN predeterminado) se reserva a menudo para una gestión de red VLAN; esto es específico para proveedores. El valor VID 0xFFF está reservado para el uso de la implementación; no debe configurarse ni transmitirse. 0xFFF se puede utilizar para indicar un partido comodín en operaciones de gestión o filtrar entradas de bases de datos.

Para tramas (distintas de las tramas 802.3) que utilizan la encapsulación del Protocolo de acceso a subred (SNAP) con un campo de identificador único organizacional (OUI) de 00-00-00 (de modo que el campo ID de protocolo en el encabezado SNAP sea un EtherType como se especifica en RFC 1042), el valor EtherType en el encabezado SNAP se establece en 0x8100 y los 4 bytes adicionales antes mencionados se agregan después del encabezado SNAP. En otras palabras, la etiqueta VLAN sigue al encabezado SNAP. Para tramas 802.3 en formato LLC-SNAP, el orden es inverso; la etiqueta VLAN se coloca antes del encabezado LLC-SNAP.

Debido a que al insertar la etiqueta VLAN se cambia la trama, la encapsulación 802.1Q fuerza un nuevo cálculo del campo de secuencia de verificación de trama original en el final de Ethernet.

El estándar IEEE 802.3ac aumentó el tamaño máximo de trama Ethernet de 1518 bytes a 1522 bytes para dar cabida a la etiqueta VLAN de cuatro bytes. Algunos dispositivos de red que no admiten el tamaño de trama más grande procesarán estas tramas correctamente, pero es posible que las informen como "bebé gigante" anomalías.

Doble etiquetado

IEEE 802.1ad introdujo el concepto de doble etiquetado. El etiquetado doble puede resultar útil para los proveedores de servicios de Internet (ISP), ya que les permite utilizar sus VLAN internamente mientras transportan tráfico de clientes que ya están etiquetados con VLAN. La S-TAG (etiqueta de servicio) externa (junto a la MAC de origen y que representa la VLAN del ISP) viene primero, seguida por la C-TAG interna (etiqueta de cliente). En tales casos, 802.1ad especifica un TPID de 0x88a8 para el S-TAG externo del proveedor de servicios.

Inserción de 802.1ad doble etiqueta en un marco Ethernet

Otros protocolos

IEEE 802.1Q define el Protocolo de registro de VLAN múltiple (MVRP), una aplicación del Protocolo de registro múltiple que permite a los puentes negociar el conjunto de VLAN que se utilizarán a través de un enlace específico. MVRP reemplazó el protocolo de registro VLAN GARP (GVRP) más lento en 2007 con la enmienda IEEE 802.1ak-2007.

La revisión de 2003 del estándar fue la primera en incluir el protocolo de árbol de expansión múltiple (MSTP), que se definió originalmente en IEEE 802.1.