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IEEE 802.1Q封装的VLAN数据帧格式

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IEEE 802.1Q封装的VLAN数据帧格式

IEEE 802.1Q封装的VLAN数据帧格式

简介

本文简要介绍了VLAN数据帧格式和QinQ报文封装格式。

VLAN数据帧格式

要使交换机能够分辨不同VLAN的报文,需要在报文中添加标识VLAN信息的字段。IEEE 802.1Q协议规定,在以太网数据帧的目的MAC地址和源MAC地址字段之后、协议类型字段之前加入4个字节的VLAN标签(又称VLAN Tag,简称Tag),用于标识数据帧所属的VLAN。VLAN标签在VLAN数据帧中的位置如图1-1所示。

图1-1 IEEE 802.1Q封装的VLAN数据帧格式

在一个VLAN交换网络中,以太网帧主要有以下两种形式:

  • 有标记帧(Tagged帧):加入了4字节VLAN标签的帧。

  • 无标记帧(Untagged帧):原始的、未加入4字节VLAN标签的帧。

以太网链路包括接入链路(Access Link)和干道链路(Trunk Link)。接入链路用于连接交换机和用户终端(如用户主机、服务器、傻瓜交换机等),只可以承载1个VLAN的数据帧。干道链路用于交换机间互连或连接交换机与路由器,可以承载多个不同VLAN的数据帧。在接入链路上传输的帧都是Untagged帧,在干道链路上传输的数据帧都是Tagged帧。

交换机内部处理的数据帧一律都是Tagged帧。从用户终端接收无标记帧后,交换机会为无标记帧添加VLAN标签,重新计算帧校验序列(FCS),然后通过干道链路发送帧;向用户终端发送帧前,交换机会去除VLAN标签,并通过接入链路向终端发送无标记帧。

VLAN标签包含4个字段,各字段含义如表1-1所示:

表1-1 VLAN标签各字段含义

字段

长度

含义

取值

TPID

2Byte

Tag Protocol Identifier(标签协议标识符),表示数据帧类型。

取值为0x8100时表示IEEE 802.1Q的VLAN数据帧。如果不支持802.1Q的设备收到这样的帧,会将其丢弃。

各设备厂商可以自定义该字段的值。当邻居设备将TPID值配置为非0x8100时, 为了能够识别这样的报文,实现互通,必须在本设备上修改TPID值,确保和邻居设备的TPID值配置一致。

PRI

3bit

Priority,表示数据帧的802.1p优先级。

取值范围为0~7,值越大优先级越高。当网络阻塞时,交换机优先发送优先级高的数据帧。

CFI

1bit

Canonical Format Indicator(标准格式指示位),表示MAC地址在不同的传输介质中是否以标准格式进行封装,用于兼容以太网和令牌环网。

CFI取值为0表示MAC地址以标准格式进行封装,为1表示以非标准格式封装。在以太网中,CFI的值为0。

VID

12bit

VLAN ID,表示该数据帧所属VLAN的编号。

VLAN ID取值范围是0~4095。由于0和4095为协议保留取值,所以VLAN ID的有效取值范围是1~4094。

QinQ报文封装格式

因为IEEE 802.1Q中定义的VLAN Tag域只有12个比特,仅能表示4096个VLAN,无法满足城域以太网中标识大量用户的需求,于是产生了QinQ技术,拓展VLAN的数量空间。QinQ在原有的802.1Q报文的基础上增加一层802.1Q标签,使得VLAN数量增加到4094×4094。

在公网的传输过程中,设备只根据外层VLAN Tag转发报文,并根据报文的外层VLAN Tag进行MAC地址学习,而用户的内层VLAN Tag将被当作报文的数据部分进行传输。QinQ的内外层标签可以代表不同的信息,如内层标签代表用户,外层标签代表业务。

图1-2 802.1Q封装和QinQ封装

帧大小

QinQ报文比802.1Q报文多四个字节,因此建议用户在组网时适当增加运营商网络中各接口的最大帧长(至少为1504 字节)。目前交换机缺省支持的最大帧长超过1504字节,不需要手动配置。

TPID

不同运营商的系统可能将QinQ帧外层VLAN标记的TPID设置为不同值。为实现与这些系统的兼容性,可以修改TPID值,使QinQ帧发送到公网时,承载与特定运营商相同的TPID值,从而实现与该运营商设备之间的互操作性。VLAN数据帧的TPID与不带VLAN标记的帧的协议类型字段位置相同,为避免在网络中转发和处理数据包时出现问题,不可将TPID值设置为表1-2中的任意值。

表1-2 协议类型字段数值及其表示的协议

对应值

协议类型

0x0806

ARP

0x8035

RARP

0x0800

IP

0x86DD

IPv6

0x8863/0x8864

PPPoE

0x8847/0x8848

MPLS

0x8137

IPX/SPX

0x8809

LACP

0x888E

802.1x

0x88A7

HGMP

0xFFFD/0xFFFE/0xFFFF

设备保留

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更新时间:2019-07-23

文档编号:EDOC1100088136

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