IEEE802.1Q の仕様

IEEE 802.1Qは、 Dot1qとも呼ばれ、IEEE 802.3イーサネットネットワーク上の仮想ローカル エリア ネットワーク(VLAN)をサポートするネットワーク標準です。この標準では、イーサネット フレームのVLAN タグ付けのシステムと、ブリッジやスイッチがこのようなフレームを処理する際に使用する付随手順が定義されています。また、この標準には、一般にIEEE 802.1pとして知られるサービス品質の優先順位付けスキームの規定も含まれており、汎用属性登録プロトコルも定義されています。

VLAN 対応 (つまり、IEEE 802.1Q 準拠) のネットワーク部分には、VLAN タグを含めることができます。フレームがネットワークの VLAN 対応部分に入ると、VLAN メンバーシップを表すタグが追加されます。^[a] 各フレームは、正確に 1 つの VLAN 内にあるものとして区別できる必要があります。ネットワークの VLAN 対応部分にある、VLAN タグを含まないフレームは、ネイティブ VLAN上を流れているものとみなされます。

この規格は、IEEE 802標準化委員会のワーキンググループであるIEEE 802.1によって開発され、 IEEE 802.1ad、IEEE 802.1ak、IEEE 802.1sなどの注目すべき修正により積極的に改訂され続けています。802.1Q-2014改訂版には、 IEEE 802.1D-2004規格が組み込まれました。^[1]

イーサネットフレームへの802.1Qタグの挿入

802.1Q は、送信元MAC アドレスと元のフレームのEtherTypeフィールドの間に 32 ビットのフィールドを追加します。802.1Q では、最大フレーム サイズが 1,518 バイトから 1,522 バイトに拡張されます。最小フレーム サイズは 64 バイトのままですが、ブリッジは送信時に最小フレーム サイズを 64 バイトから 68 バイトに拡張できます。これにより、追加のパディングを必要とせずにタグをポップできます。^{[2] [3]} 2 バイトはタグ プロトコル識別子 (TPID) に使用され、他の 2 バイトはタグ制御情報 (TCI) に使用されます。TCI フィールドはさらに PCP、DEI、および VID に分割されます。^[4]

タグプロトコル識別子(TPID)

^{フレームがIEEE 802.1Qタグ付きフレームであることを示すために、0x8100 [b]}に設定された16ビットのフィールド。このフィールドは、タグなしフレームのEtherTypeフィールドと同じ位置にあるため、フレームをタグなしフレームと区別するために使用されます。

タグ制御情報 (TCI)

次のサブフィールドを含む 16 ビット フィールド:

優先コードポイント (PCP)

IEEE 802.1p のサービスクラス（CoS）を参照し、フレームの優先度レベルにマッピングする3ビットのフィールド。異なるPCP値を使用して、異なるクラスのトラフィックに優先順位を付けることができます。 ^[5]

ドロップ適格指標 (DEI)

1ビットのフィールド。（旧称CFI ^[c]）輻輳が発生した場合にドロップされるフレームを示すために、PCPと単独で、またはPCPと組み合わせて使用​​されることがあります。^[7]

VLAN 識別子 (VID)

フレームが属する VLAN を指定する 12 ビットのフィールド。0 と 4095 ( 16 進数で 0x000 と 0xFFF ) の値は予約されています。その他の値はすべて VLAN 識別子として使用でき、最大 4,094 の VLAN を使用できます。予約値 0x000 は、フレームが VLAN ID を伝送しないことを示します。この場合、802.1Q タグは優先度 (PCP および DEI フィールド) のみを指定し、優先度タグと呼ばれます。ブリッジでは、VID 0x001 (デフォルトの VLAN ID) は、ネットワーク管理VLAN 用に予約されていることがよくあります。これはベンダー固有です。VID 値 0xFFF は実装用に予約されており、設定または送信してはなりません。0xFFF は、管理操作またはデータベース エントリのフィルタリングでワイルドカード一致を示すために使用できます。^[8]

00-00-00 の組織固有識別子(OUI) フィールドを持つサブネットワーク アクセス プロトコル(SNAP) カプセル化を使用するフレーム (802.3 フレーム以外) の場合(SNAP ヘッダーのプロトコル ID フィールドはRFC  1042 で指定されている EtherType になります)、SNAP ヘッダーの EtherType 値は 0x8100 に設定され、前述の追加の 4 バイトが SNAP ヘッダーの後に追加されます。^[9] つまり、VLAN タグは SNAP ヘッダーの後に続きます。LLC-SNAP 形式の 802.3 フレームの場合、順序は逆で、VLAN タグはLLC-SNAP ヘッダーの前に配置されます。

VLAN タグを挿入するとフレームが変更されるため、802.1Q カプセル化では、イーサネット トレーラー内の 元のフレーム チェック シーケンスフィールドの再計算が強制されます。

IEEE 802.3ac規格では、4バイトのVLANタグに対応するために、イーサネットフレームの最大サイズが1518バイトから1522バイトに増加されました。より大きなフレームサイズをサポートしていないネットワークデバイスの中には、これらのフレームを正常に処理するものの、ベビージャイアント異常として報告するものもあります。^[10]

IEEE 802.1ad では、二重タグ付けの概念が導入されました。二重タグ付けはインターネット サービス プロバイダー(ISP) にとって便利で、ISP は、すでに VLAN タグが付けられているクライアントからのトラフィックを伝送しながら、VLAN を内部的に使用できます。最初に外側の (ソース MAC の隣で ISP VLAN を表す) S-TAG (サービス タグ) が来て、次に内側の C-TAG (顧客タグ) が来ます。このような場合、802.1ad はサービス プロバイダーの外側の S-TAG に 0x88a8 の TPID を指定します。

イーサネットフレームへの 802.1ad ダブルタグの挿入

IEEE 802.1Q は、 Multiple Registration ProtocolのアプリケーションであるMultiple VLAN Registration Protocol (MVRP) を定義し、ブリッジが特定のリンク上で使用される VLAN のセットをネゴシエートできるようにします。MVRP は、2007 年に IEEE 802.1ak-2007 修正により、 より低速のGARP VLAN Registration Protocol (GVRP) に取って代わりました。

2003 年の標準改訂版には、もともとIEEE 802.1sで定義されたMultiple Spanning Tree Protocol (MSTP)が初めて含まれました。

• Cisco Inter-Switch Link (ISL)、古いCisco独自のVLAN管理プロトコル
• ダイナミック トランキング プロトコル(DTP)。2 つの VLAN 対応デバイス間のトランキングをネゴシエートするための Cisco 独自のプロトコルです。
• タイム センシティブ ネットワーキング(TSN) は、リアルタイムおよび時間重視のデータ ストリーミングのための 802.1Q の拡張機能スイートです。
• VLAN トランキング プロトコル(VTP)、シスコ独自の VLAN 管理プロトコル

• IEEE Std. 802.1Q-1998、仮想ブリッジローカルエリアネットワーク、doi :10.1109/IEEESTD.1999.89204、ISBN 0-7381-1537-1
• IEEE Std. 802.1Q-2003、仮想ブリッジローカルエリアネットワーク、2003、doi :10.1109/IEEESTD.2003.94280、ISBN 0-7381-3663-8
• IEEE Std. 802.1Q-2005、仮想ブリッジローカルエリアネットワーク、doi :10.1109/IEEESTD.2006.216285、ISBN 0-7381-3662-X
• IEEE Std. 802.1Q-2011、メディア アクセス制御 (MAC) ブリッジと仮想ブリッジ ローカル エリア ネットワーク、doi :10.1109/IEEESTD.2011.6009146、ISBN 978-0-7381-6708-4
• IEEE Std. 802.1BR-2012、仮想ブリッジローカルエリアネットワーク - ブリッジポート拡張、doi :10.1109/IEEESTD.2012.6239543、ISBN 978-0-7381-7281-1
• IEEE Std. 802.1Q-2014、ブリッジとブリッジネットワーク、doi :10.1109/IEEESTD.2014.6991462、ISBN 978-0-7381-9433-2
  • IEEE規格802.1Q-2014/Cor 1-2015、正誤表 1: 技術的および編集上の修正、doi :10.1109/IEEESTD.2016.7374647、ISBN 978-1-5044-0112-8
• 「スイッチ間リンクと IEEE 802.1Q フレーム フォーマット」。Cisco Systems。2019年 1 月 10 日閲覧。