IEEE 802.1Q

IEEE 802.1Q , a menudo denominado Dot1q , es el estándar de red que admite redes de área local virtuales (VLAN) en una red Ethernet IEEE 802.3 . El estándar define un sistema de etiquetado VLAN para tramas Ethernet y los procedimientos correspondientes que deben utilizar los puentes y conmutadores para gestionar dichas tramas. El estándar también incluye disposiciones para un esquema de priorización de calidad de servicio conocido comúnmente como IEEE 802.1p y define el Protocolo de Registro de Atributos Genéricos (GAT) .

Las partes de la red que admiten VLAN (es decir, que cumplen con IEEE 802.1Q) pueden incluir etiquetas VLAN. Cuando una trama entra en la parte de la red que admite VLAN, se agrega una etiqueta para representar la pertenencia a la VLAN. ^{[ a ]} ​​Cada trama debe poder distinguirse como perteneciente a una única VLAN. Se asume que una trama en la parte de la red que admite VLAN y que no contiene una etiqueta VLAN está fluyendo en la VLAN nativa .

El estándar fue desarrollado por IEEE 802.1 , un grupo de trabajo del comité de estándares IEEE 802 , y continúa siendo revisado activamente con enmiendas notables, incluyendo IEEE 802.1ad , IEEE 802.1ak e IEEE 802.1s . La revisión 802.1Q-2014 incorporó el estándar IEEE 802.1D-2004 , que originalmente definía el protocolo de puenteo y el protocolo Spanning Tree . ^{[ 1 ]}

Inserción de una etiqueta 802.1Q en una trama Ethernet.

802.1Q agrega un campo de 32 bits entre la dirección MAC de origen y los campos EtherType de la trama original. Bajo 802.1Q, el tamaño máximo de trama se extiende de 1518 bytes a 1522 bytes. El tamaño mínimo de trama sigue siendo de 64 bytes, pero un puente puede extender el tamaño mínimo de trama de 64 a 68 bytes durante la transmisión. Esto permite eliminar una etiqueta sin necesidad de relleno adicional. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Se utilizan dos bytes para el identificador de protocolo de etiqueta (TPID), y 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. ^{[ 4 ]}

Identificador de protocolo de etiqueta (TPID)

Un campo de 16 bits con un valor de 0x8100 ^{[ b ]} para identificar la trama como una trama etiquetada según el estándar IEEE 802.1Q. Este campo se encuentra en la misma posición que el campo EtherType en las tramas sin etiquetar y, por lo tanto, se utiliza para distinguir la trama de las tramas sin etiquetar.

Información de control de etiquetas (TCI)

Un campo de 16 bits que contiene los siguientes subcampos:

Punto de código de prioridad (PCP)

Un campo de 3 bits que hace referencia a la clase de servicio (CoS) IEEE 802.1p y se corresponde con el nivel de prioridad de la trama. Se pueden utilizar diferentes valores de PCP para priorizar distintas clases de tráfico. ^{[ 5 ]}

Indicador de elegibilidad para abandonar (DEI)

Un campo de 1 bit. (anteriormente CFI ^{[ c ]} ) Puede usarse por separado o junto con PCP para indicar tramas que pueden descartarse en presencia de congestión. ^{[ 7 ]}

Identificador de VLAN (VID)

Un campo de 12 bits que especifica la VLAN a la que pertenece la trama. Los valores 0 y 4095 (0x000 y 0xFFF en hexadecimal ) están reservados. Todos los demás valores pueden usarse como identificadores de VLAN, lo que permite hasta 4094 VLAN. El valor reservado 0x000 indica que la trama no lleva un ID de VLAN; en este caso, la etiqueta 802.1Q especifica solo una prioridad (en los campos PCP y DEI) y se denomina etiqueta de prioridad . En los puentes, el VID 0x001 (el ID de VLAN predeterminado) suele estar reservado para una VLAN de administración de red ; esto depende del proveedor. El valor VID 0xFFF está reservado para uso de implementación; no debe configurarse ni transmitirse. 0xFFF puede usarse para indicar una coincidencia de comodín en operaciones de administración o entradas de base de datos de filtrado. ^{[ 8 ]}

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 de organización (OUI) de 00-00-00 (de modo que el campo de ID de protocolo en el encabezado SNAP sea un EtherType como se especifica en RFC 1042 ), el valor de EtherType en el encabezado SNAP se establece en 0x8100 y los 4 bytes adicionales mencionados anteriormente se agregan después del encabezado SNAP. ^{[ 9 ]} En otras palabras, la etiqueta VLAN sigue al encabezado SNAP. Para tramas 802.3 en formato LLC-SNAP, el orden es opuesto; la etiqueta VLAN se coloca antes del encabezado LLC-SNAP. 

Debido a que la inserción de la etiqueta VLAN modifica la trama, la encapsulación 802.1Q obliga a recalcular el campo de secuencia de comprobación de trama original en el tráiler Ethernet.

El estándar IEEE 802.3ac aumentó el tamaño máximo de trama Ethernet de 1518 bytes a 1522 bytes para admitir la etiqueta VLAN de cuatro bytes. Algunos dispositivos de red que no admiten el tamaño de trama mayor procesarán estas tramas correctamente, pero podrían reportarlas como anomalías de tamaño gigante pequeño . ^{[ 10 ]}

Etiquetado doble

El estándar IEEE 802.1ad introdujo el concepto de doble etiquetado. Este puede ser útil para los proveedores de servicios de Internet (ISP), ya que les permite usar sus VLAN internamente mientras transportan tráfico de clientes que ya está etiquetado con VLAN. La etiqueta S externa (junto a la MAC de origen y que representa la VLAN del ISP) se coloca primero, seguida de la etiqueta C interna (etiqueta del cliente). En estos casos, 802.1ad especifica un TPID de 0x88a8 para la etiqueta S externa del proveedor de servicios.

Inserción de una etiqueta doble 802.1ad en una trama Ethernet.

El estándar IEEE 802.1Q define el Protocolo de Registro de VLAN Múltiples (MVRP), una aplicación del Protocolo de Registro Múltiple , que permite a los puentes negociar el conjunto de VLAN que se utilizarán en un enlace específico. El MVRP reemplazó al más lento Protocolo de Registro de VLAN GARP (GVRP) 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 802.1s .

• Cisco Inter-Switch Link (ISL), un protocolo de gestión de VLAN propietario más antiguo de Cisco
• El protocolo Dynamic Trunking Protocol (DTP) es un protocolo propietario de Cisco para negociar el enlace troncal entre dos dispositivos compatibles con VLAN.
• Redes sensibles al tiempo (TSN), un conjunto de mejoras para 802.1Q para la transmisión de datos en tiempo real y críticos.
• VLAN Trunking Protocol (VTP), un protocolo de gestión de VLAN propiedad de Cisco

• IEEE Std. 802.1Q-1998, Redes de área local virtuales con puente , doi : 10.1109/IEEESTD.1999.89204 , ISBN 0-7381-1537-1
• IEEE Std. 802.1Q-2003, Redes de área local virtuales con puente , 2003, doi : 10.1109/IEEESTD.2003.94280 , ISBN 0-7381-3663-8
• IEEE Std. 802.1Q-2005, Redes de área local virtuales con puente , doi : 10.1109/IEEESTD.2006.216285 , ISBN 0-7381-3662-X
• IEEE Std. 802.1Q-2011, Puentes de control de acceso al medio (MAC) y redes de área local virtuales con puente , doi : 10.1109/IEEESTD.2011.6009146 , ISBN 978-0-7381-6708-4
• IEEE Std. 802.1BR-2012, Redes de área local virtuales con puente: extensión del puerto de puente , doi : 10.1109/IEEESTD.2012.6239543 , ISBN 978-0-7381-7281-1
• IEEE Std. 802.1Q-2014, Puentes y redes con puentes , doi : 10.1109/IEEESTD.2014.6991462 , ISBN 978-0-7381-9433-2
  • Estándar IEEE. 802.1Q-2014/Cor 1-2015, Corrigendum 1: Correcciones técnicas y editoriales , doi : 10.1109/IEEESTD.2016.7374647 , ISBN 978-1-5044-0112-8
• "Enlace entre conmutadores y formato de trama IEEE 802.1Q" . Cisco Systems . Consultado el 10 de enero de 2019 .