Strukturprotokolle der Datenkommunikation – virtuelle Netze

Das Rational Spanning Tree

Für die Verwendung von Spanning Tree wurde ein Rational verfasst. Einzelne VLANs sind demnach nicht notwendigerweise als physisch zusammenhängend definiert anzusehen. Die Natur von VLANs ist eigentlich dynamisch, kann sich z.B. durch Umzüge oder durch neu eingebundene/weggefallene Geräte ändern. In jedem Fall darf ein einzelnes VLAN aber nur auf einen einzigen Spanning Tree abgebildet sein.

In diesem Zusammenhang ist die Entscheidung zu treffen, ob jedes VLAN auf einen separaten Spanning Tree oder mehrere VLANs auf einen gemeinsamen Spanning Tree abgebildet werden. Obwohl mehrere Spanning Trees Vorteile bieten, hat man sich für einen einzelnen Spanning Tree entschieden, weil es hinsichtlich der Skalierbarkeit nicht praktikabel sei, für jedes VLAN einen eigenen Spanning Tree aufzubauen und die Abbildung mehrerer VLANs auf mehrere Spanning Trees die Komplexität erheblich erhöht. Daher hat man sich auf einen einzelnen Spanning Tree festgelegt.

Ingress-Regeln

Die Ingress-Regeln sehen folgendermaßen aus. Jeder Frame kann eindeutig einem einzelnen VLAN zugeordnet werden. Es gibt dabei Frames mit expliziter Klassifizierung und ohne eine solche. Bei Frames mit einer eingetragenen VLAN-Protokollkennung (VPID) und einem VID-Feld gehört der Frame zu dem VLAN, das der VID-Wert repräsentiert – es sei denn, der spezielle VID-Wert „kein VLAN da“ wird benutzt. Frames ohne explizite Kennung werden dem VLAN zugeordnet, das sich durch die PVID-VLAN-Kennung des Empfangsports ergibt.

Egress-Regeln

Bei den Egress-Regeln sieht es so aus: wenn VLAN-ID = PVID des Ausgangsports, dann soll das Paket ungetagt gesendet werden. Enthielt der Header Prioritätsinformation, so wird diese ebenfalls übernommen und die VID = 0 gesetzt. Dann ist die FCS neu zu berechnen.

Gilt VLAN-ID =/= PVID so wird normalerweise getagt überragen, gegebenenfalls zuzüglich einer Prioritätsinformation. Wird dabei die maximale PDU-Größe überschritten, darf keine Weiterleitung erfolgen. Ist der Ausgangsport für ungetagte Übertragung markiert, wird ohne Tag übertragen, wobei gegebenenfalls auch eine FCS-Neuberechnung erforderlich sein kann.

Die Tags werden nicht weiter strukturiert (Single Layer Tagging). Der Tag wird direkt hinter den DA/SA-Feldern eingefügt, wobei Änderungen für einzelne Ports durchführbar sein müssen.

Translation/Encapsulation Bridging

Bei unterschiedlichen Medien kann Translation/Encapsulation Bridging nach IEEE 802.1H erforderlich sein. Der VLAN-Header enthält eine VLAN-Protokoll-Identifikation (VPID) die den Frame als explizit getagt und 802.1Q-konform ausweist. Dies ist entweder ein Ethernet-Protokolltyp (2 Byte) oder ein SNAP-Header (8 Byte). Außerdem enthält der VLAN-Header eine 2 Byte lange Kontroll-Information (VCI) mit Prioritätswert (3 Bit), Token Ring Encapsulation Flag (TR-enc 1 Bit) und VLAN-Identifikation, VID, auch VLAN-Tag genannt mit 12 Bit. Untagging erfordert die Entfernung des VLAN-Headers, bei unterschiedlichen Medien gegebenenfalls die Anwendung von 802.1H und in jedem Falle die FCS-Neuberechnung.

Aus verschiedenen Regeln für getaggte oder ungetaggte Weitergabe eines Frames ergeben sich differenzierte Forwarding Aktionen, die die unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten beinhalten.

Fazit

Zusammenfassend muss man Folgendes festhalten. IEEE 802.1Q ist der einzig erkennbare Standard für VLANs auf der Schicht zwei. Die Implementierung von VLANs erfolgt hier ohne die Zuhilfenahme weiterer Hilfsmittel. VLAN-Umgebungen können mit älteren IEEE 802.1D-Brückenumgebungen kombiniert werden.

Die VLANs müssen dabei nicht unbedingt physikalisch zusammenhängend definiert werden, VLANs können sich also über verzweigte Netze erstrecken. Dies sind aber schon die einzigen Vorteile.

Die Beschränkung auf einen Single Spanning Tree lässt keine Lastverteilung via VLAN-Konzept zu. Dies bedeutet, dass alles, was eingangs dieses Kapitels hinsichtlich der Vermeidung von Single Points of Failure gesagt wurde, nicht realisierbar ist.

VLANs nach IEEE 802.1Q führen automatisch auf Lösungen mit zentralen Switches.