IEEE 802.1Q VLAN 标签结构详解 | AI生成和翻译
问题：提供 IEEE 802.1Q 标准中定义的 VLAN Tag 结构的详细扩展和解释，包括 TPID 和 TCI 字段及其子组件。
答案：
VLAN Tag（也称为 802.1Q tag）是一个 4 字节（32 位）字段，它被插入到 Ethernet 帧中以支持 Virtual LANs (VLANs)，如 IEEE 802.1Q 标准所定义。它位于原始 Ethernet II 帧的 Source MAC Address 和 EtherType/Length 字段之间。
VLAN Tag 的完整结构如下：
- TPID – Tag Protocol Identifier（16 位 / 2 字节）
- 固定值：0x8100
- 此值标识帧为 IEEE 802.1Q 标记帧。
- 当交换机或其他设备看到 EtherType = 0x8100 时，它知道接下来的 2 字节包含 VLAN 相关控制信息，而真正的 EtherType 在其后跟随。
-
TCI – Tag Control Information（16 位 / 2 字节）
TCI 字段进一步分为三个子字段：- PCP – Priority Code Point（3 位）
- 也称为 Class of Service (CoS) 字段。
- 值范围为 0 到 7。
- 用于指示帧的优先级（Quality of Service – QoS）。
- 较高值通常表示较高优先级（例如，7 = 网络控制流量，5 = 语音，0 = 尽力而为）。
- 这允许交换机根据优先级应用不同的排队和转发行为。
- DEI – Drop Eligible Indicator（1 位）
- 在早期版本中称为 CFI（Canonical Format Indicator）。
- 在现代用法（IEEE 802.1Q 修正后），它是 Drop Eligible Indicator。
- 0 = 帧不可丢弃（优先流量）
- 1 = 帧可丢弃（拥塞时优先丢弃）
- 此位特别适用于 PCP 值映射到支持丢弃优先级的服务类（类似于 IP DiffServ 的 ECN 或 ATM CLP 位）。
- VID – VLAN Identifier（12 位）
- 实际的 VLAN 编号。
- 范围：0 到 4095（2¹² = 4096 个可能值）。
- 常用值：
- 0 = 保留（有时用于无 VLAN 的优先级标记帧）
- 1 = 默认 VLAN（通常在 trunk 上称为 native VLAN）
- 2–4094 = 用户可分配 VLAN ID
- 4095 = 保留
- VID 是确定帧所属 VLAN 的主要字段。
- PCP – Priority Code Point（3 位）
32 位 VLAN Tag 的完整位布局：
Bits: 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
┌──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┴──┐ ← TPID (16 bits)
│ 0x8100 (fixed) │
└─────────────────────────────────────────────────┘
Bits: 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
┌───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┴───┐ ← TCI (16 bits)
│ PCP │ DEI │ VID (12 bits) │
└─────────┴─────┴─────────────────────────────────┘
总计：4 字节 = 32 位 = TPID（16 位） + TCI（16 位）。
此标记启用：
- 在单个物理链路上进行 VLAN 分段（trunking）
- Quality of Service 差异化
- 拥塞期间的选择性丢弃
参考文献：
- 无（基于 IEEE 802.1Q 规范的标准知识）