QinQ vs. VLAN vs. VXLAN
Auteur Yana
Date 08/10/2023
La technologie VLAN (réseau local virtuel) supprime les restrictions de distance et d’emplacement physique, rationalisant ainsi la gestion du réseau. Cependant, à mesure que le nombre d’appareils et d’utilisateurs augmente dans les réseaux à grande échelle, le VLAN se heurte à des limites, avec un maximum de 4094 VLAN et une utilisation inefficace des liens réseau. Pour relever ces défis, les technologies VXLAN (LAN extensible virtuel) et QinQ ont émergé. Cet article illustrera et comparera ces trois technologies. Dans cet article, ces trois technologies, QinQ vs. VLAN vs. VXLAN, seront illustrées et comparées.
Présentation de VLAN, VXLAN et QinQ
Qu’est-ce qu’un VLAN (LAN virtuel) ?
Le VLAN est une technologie qui divise un réseau en plusieurs domaines de diffusion. Au sein de chaque domaine de diffusion, les utilisateurs peuvent communiquer librement. Lorsqu’il s’agit d’établir des connexions entre des VLAN distincts, deux concepts fondamentaux sont à comprendre : le balisage VLAN et le routage inter-VLAN.
Le balisage VLAN consiste à ajouter un identifiant unique aux trames lorsqu'elles passent par des ports trunk VLAN, ce qui permet aux trames provenant de différents VLAN de passer. L'une des méthodes de balisage est IEEE 802.1Q. La configuration des VLAN est simple et conviviale, à la fois via CLI (Command Line Interface) et des interfaces utilisateur Web.
Qu'est-ce que QinQ（802.1Q-in-802.1Q)？
QinQ, également appelé empilement de VLAN ou double VLAN, est normalisé par IEEE 802.1ad. Il consiste à encapsuler la balise VLAN avec deux couches—la balise interne d’un réseau privé et la balise externe d’un réseau public. Q-in-Q est largement utilisé dans les réseaux dorsaux des opérateurs. En enveloppant la balise VLAN d’un réseau privé dans la balise VLAN d’un réseau public, QinQ permet aux paquets à double balise VLAN de traverser le réseau dorsal d’un opérateur (qui est le réseau public). Ce mécanisme augmente la capacité VLAN disponible et facilite une gestion plus précise des utilisateurs.
La norme IEEE 802.1Q spécifie un champ VLAN ID de 12 bits qui permet d’identifier jusqu’à 4096 VLAN. Cependant, à mesure que les réseaux continuent de s’étendre, cette limitation est devenue de plus en plus contraignante. En réponse, IEEE 802.1ad, une extension de la norme 802.1Q, introduit une balise 802.1Q supplémentaire (appelée balise VLAN) dans les paquets initialement balisés avec 802.1Q. Cette innovation porte le nombre potentiel de VLAN à 4094 x 4094. Ces paquets à double balisage sont appelés paquets QinQ.
Les paquets QinQ suivent une structure standardisée. Généralement, un paquet étiqueté 802.1Q est imbriqué dans une balise 802.1Q supplémentaire, d'où le terme "QinQ". Lorsque les paquets traversent le réseau, ils sont acheminés dans le réseau public en fonction de la balise VLAN externe. La balise VLAN interne est traitée comme des données et traverse le réseau public avec elle. Cette configuration à double balise fait que les paquets QinQ comportent quatre octets supplémentaires par rapport aux paquets VLAN standard étiquetés 802.1Q.
Il existe deux principaux types de mises en œuvre QinQ : QinQ de base et QinQ sélectif.
Le QinQ de base utilise une approche de marquage basée sur les ports. Lorsqu’un paquet arrive sur une interface avec VLAN VPN activé, le commutateur marque le paquet avec son étiquette VLAN par défaut. Que le paquet entrant soit déjà marqué ou non, le résultat est le même. S’il est déjà marqué, il possédera deux étiquettes VLAN ; sinon, il aura une étiquette VLAN avec le port du commutateur.
Le QinQ sélectif inclut les capacités du QinQ de base tout en introduisant un niveau de flexibilité plus élevé. Il identifie l’étiquette VLAN interne d’un paquet en fonction de l’adresse MAC, du protocole IP, de l’adresse IP source et de l’étiquette VLAN, puis détermine quelle étiquette doit être ajoutée.
Qu’est-ce que le VXLAN (Virtual Extensible LAN) ?
VXLAN, également connu sous le nom de Virtual Extensible LAN, est une technologie qui permet de créer des réseaux de superposition de couche 2 au-dessus d'un réseau de couche 3 à l'aide de l'encapsulation MAC address-in-user datagram protocol (MAC-in-UDP). Dans le centre de données, VXLAN s'impose comme le protocole dominant pour créer des réseaux de superposition qui reposent sur le réseau physique, facilitant ainsi la mise en œuvre de réseaux virtuels. En s'appuyant sur le protocole VXLAN, les réseaux de centres de données peuvent être virtualisés efficacement tout en répondant aux besoins des centres de données multi-locataires grâce à de vastes capacités de segmentation à grande échelle. En substance, VXLAN fournit des services similaires à ceux de VLAN, mais avec une extensibilité et une flexibilité accrues. Comme QinQ, les paquets VXLAN suivent un format cohérent. Grâce à l'encapsulation VXLAN MAC-in-UDP, les paquets d'origine reçoivent un en-tête VXLAN, puis sont placés dans un paquet IP UDP. Voici un schéma simple pour illustrer le concept.
En-tête VXLAN : Se compose d’un identifiant de réseau virtuel (VNID) de 24 bits utilisé pour identifier les segments de couche 2 et maintenir l’isolation de couche 2 entre eux. Les 24 bits du VNID définissent les 16 millions de segments LAN maximum que VXLAN peut prendre en charge.
En-tête UDP externe : Le VTEP (VXLAN Tunnel Endpoint) alloue le port source dans l’en-tête UDP, le port de destination étant généralement le port UDP 4789.
En-tête IP externe : Contient une adresse IP source associée au VTEP source et corrélée à la source de la trame interne.
En-tête Ethernet externe : L’adresse MAC source dans l’en-tête Ethernet externe correspond au VTEP lié à la source de la trame interne.
Le QSFPTEK Les commutateurs de couche 3 des séries S5600 et S7600 prennent en charge VXLAN et d’autres fonctionnalités de centre de données conçues pour offrir des performances élevées.
Les différences entre QinQ, VLAN et VXLAN
Les VLANs ont été utilisés pour résoudre plusieurs problèmes, notamment l’isolation des réseaux de couche 2, la prévention de l’inondation et le rôle d’interfaces de routage. La capacité à prendre en charge les VLANs est désormais largement disponible dans les systèmes et les équipements réseau tels que les commutateurs Ethernet, les routeurs et les pare-feu. Cependant, le présent document se concentre principalement sur le balisage VLAN. Le balisage VLAN joue un rôle clé en facilitant la communication entre différents VLANs.
Comme mentionné précédemment, le balisage VLAN utilise soit le protocole IEEE 802.1Q, soit ISL (Inter-Switch Link) pour attacher des balises aux trames traversant différents VLAN. Les trames soumises à cette méthode de balisage portent une seule balise. En revanche, la technologie QinQ offre une plus grande flexibilité que le VLAN. Cela se manifeste par sa capacité à baliser sélectivement les trames ou les paquets entrants. De plus, la balise VLAN externe répond efficacement aux limites des ID VLAN finis. Dans le même temps, la balise interne unique atténue les conflits entre les ID VLAN privés et publics, fournissant une solution VPN de couche 2 simple adaptée aux réseaux d’entreprise, petits comme grands.
En ce qui concerne VXLAN, il offre une fonctionnalité similaire à QinQ dans une certaine mesure, mais sa couche opérationnelle offre une plus grande extensibilité. VXLAN utilise l’encapsulation MAC-in-UDP, ce qui étend considérablement la portée des réseaux de couche 2. Avec le développement du cloud computing, les exigences des locataires en matière d’infrastructure réseau sont devenues plus strictes, en particulier dans les centres de données virtualisés. Ce phénomène accroît le besoin de réseaux de couche 2 robustes.
L’implémentation MAC-in-UDP prend en charge l’utilisation de VNID 24 bits, facilitant l’hébergement de plusieurs locataires au sein d’un même centre de données tout en surmontant les limitations de distance physique et les obstacles au déploiement. Par conséquent, les VXLAN ont gagné en popularité dans les environnements de cloud computing et de virtualisation ces dernières années. Cependant, par rapport au VLAN et au QinQ, la technologie VXLAN est plus coûteuse et complexe. Par conséquent, tous les commutateurs VLAN n’incluent pas cette fonctionnalité.
Conclusion
QinQ vs. VLAN vs. VXLAN, chaque technologie répond à des exigences réseau uniques. QinQ excelle dans l’empilement et l’extension des VLAN. Le VLAN organise les réseaux, tandis que VXLAN évolue via MAC-in-UDP. Le choix dépend des spécificités : QinQ offre des VLAN avancés, le VLAN est basique et VXLAN offre une virtualisation polyvalente. À mesure que la technologie VLAN et les réseaux de couche 2/3 évoluent, des solutions avancées telles que QinQ et VXLAN répondent aux défis actuels et améliorent l’efficacité pour l’avenir.
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