VLAN报文帧格式

IEEE 802.1Q标准对以太帧格式进行了修改，在源MAC地址字段和协议类型字段之间加入4字节的802.1Q Tag。802.1Q Tag也称为VLAN Tag，带有VLAN Tag的以太帧称为VLAN帧。

一、VLAN报文帧格式

                      +-----------+----------+--------+-----------+
                      |   TPID    |   PRI    |  CFI   |    VID    |
                      |  2 Bytes  |  3 Bits  | 1 Bits |  12 Bits  |
                      +-----------+----------+--------+-----------+
                      |                                           |
                           |                                   |
                               |                          |
                                    |              |
            +-----------+-----------+--------------+---------------+------+-----------+----------+
            |   DMAC    |   SMAC    |  802.1Q Tag  |  Length/Type  |       Data       |   FCS    |
            |  6 Bytes  |  6 Bytes  |   4 Bytes    |    2 Bytes    |  Variable length | 4 Bytes  |
            +-----------+-----------+--------------+---------------+------+-----------+----------+
            |                                                                                    |
                         |                                                                     |
                                          |                                                 |
                                                                |                      |
            +--------------------+-----------------+-------------+---------------------+
            |        帧间隙      |      前同步码   |帧开始定界符 |    Ethernet Frame   |
            |    至少12Bytes     |    7 Bytes      |   1 Byte    |  Variable length    |
            +--------------------+-----------------+-------------+---------------------+

VLAN帧的链路层各字段含义
字段	长度	含义
DMAC	6字节	目的MAC地址，该字段标识帧的接收者。
SMAC	6字节	源MAC地址，该字段标识帧的发送者。
TPID	2字节	TPID（Tag Protocol Identifier，标签协议标识）表示帧类型。说明：根据IEEE 802.1Q标准的定义，取值为0x8100时表示802.1Q Tag（VLAN）帧。如果不支持802.1Q的设备收到这样的帧，会将其丢弃。根据IEEE 802.1ad的定义，8021.Q Tag可分为S-Tag和C-Tag两种，S-Tag用于标识业务，C-Tag用于标识用户。区分这两种Tag的是TPID，S-Tag的TPID是0x88a8，C-Tag的TPID是0x8100。 MEF 26.1（ENNI Specification）标准中规定出ENNI端口的VLAN帧的Tag可以是S-Tag。可见，VLAN帧的TPID值可以是非0x8100。
PRI	3比特	PRI（Priority）表示帧的QoS优先级，取值范围为0～7，值越大优先级越高，该优先级主要为QoS差分服务提供参考依据。当阻塞时，优先发送优先级高的数据包。如果设置用户优先级，但是没有VID（VLAN ID），则VLAN ID必须设置为0x000。
CFI	1比特	CFI (Canonical Format Indicator，标准格式指示)，长度为1比特，表示MAC地址是否是标准格式。CFI为0说明是标准格式（以太网帧的MAC地址采用低字节在前），CFI为1表示为非标准格式（以太网帧的MAC地址采用高字节在前）。CFI可用于区分以太网帧、FDDI（Fiber Distributed Digital Interface）帧和令牌环网帧。在以太网中，CFI的值为0。 DEI（Drop Eligible Indicator，丢弃优先级指示），配合PRI字段使用，共同指示帧的丢弃优先级，也就是系统发生了拥塞时，这些报文会被优先丢弃。说明： IEEE 802.1Q定义了CFI字段，而IEEE 802.1ad标准重新定义了CFI字段，规定S-Tag里面的是DEI，C-Tag里面的是CFI。实际应用中，可以根据需要将此比特位用作CFI或者用作DEI。
VID	12比特	VID（VLAN ID），长度为12比特，表示该帧所属的VLAN。在VRP中，可配置的VLAN ID取值范围为1～4094。协议规定0和4095为保留的VLAN ID。有三种VID类型： Untagged帧：VID不计 Priority-tagged帧：VID为0x000 VLAN-tagged帧：VID范围0～4095 三个特殊的VID： 0x000：设置优先级但无VID 0x001：缺省VID 0xFFF：预留VID
Length/Type	2字节	该字段有两种含义： Length：如果该字段值小于或等于二进制1500（或十六进制0x05DC）时，该字段指后续数据的字节长度，但不包括FCS字段。 Type：如果该字段值大于或等于二进制1536（或十六进制0x0600）时，该字段指链路直接封装的上层协议类型。
Data	42～1500字节	负载（可能包含填充位）。 VLAN帧的长度必须为整数字节，因此帧的负载长度不足整数字节，需插入填充字段以保证数据帧的长度为整数字节。说明： IEEE 802.1Q和IEEE 802.1ad标准中并没有定义VLAN帧的最小长度和最大长度。
FCS	4字节	帧校验序列FCS（Frame Check Sequence）是为接收网卡提供判断是否传输错误的一种方法，如果发现错误，丢弃此帧。 FCS只是通用叫法，具体的FCS还可以细分多种校验方法。在以太帧中，FCS通常采用循环冗余码校验CRC（Cyclical Redundancy Check）。

VLAN帧的物理层各字段含义
字段	长度	含义
帧间隙	至少12字节	每个以太帧之间都要有帧间隙（Inter Frame Gap），即每发完一个帧后要等待一段时间才能再发另外一个帧，以便让帧接收者对接收的帧作必要的处理（如调整缓存的指针、更新计数、通知对报文进行处理等等）。在以太网标准中规定最小帧间隙是12个字节，其数据为全1。对于个别的接口，可减少到64(GE)或40比特(10GE)，其他的接口都不应该小于12字节。
前同步码	7字节	以太网标准中规定前导码为10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010 10101010（二进制），共7字节。
帧开始定界符	1字节	以太网标准中规定帧开始定界符为10101011（二进制），共1字节。

2 、VLAN报文帧示例

Frame 1: 114 bytes on wire (912 bits), 114 bytes captured (912 bits)
    Arrival Time: Jan  1, 1970 08:00:00.083640000
    Epoch Time: 0.083640000 seconds
    [Time delta from previous captured frame: 0.000000000 seconds]
    [Time delta from previous displayed frame: 0.000000000 seconds]
    [Time since reference or first frame: 0.000000000 seconds]
    Frame Number: 1
    Frame Length: 114 bytes (912 bits)
    Capture Length: 114 bytes (912 bits)
    [Frame is marked: False]
    [Frame is ignored: False]
    [Protocols in frame: eth:ip:udp:ptp]
    [Coloring Rule Name: UDP]
    [Coloring Rule String: udp]
Ethernet II (VLAN tagged), Src: HuaweiTe_92:27:fe (28:6e:d4:92:27:fe), Dst: HuaweiTe_00:00:11 (00:18:82:00:00:11)
    Destination: HuaweiTe_00:00:11 (00:18:82:00:00:11)
        Address: HuaweiTe_00:00:11 (00:18:82:00:00:11)
        .... ...0 .... .... .... .... = IG bit: Individual address (unicast)
        .... ..0. .... .... .... .... = LG bit: Globally unique address (factory default)
    Source: HuaweiTe_92:27:fe (28:6e:d4:92:27:fe)
        Address: HuaweiTe_92:27:fe (28:6e:d4:92:27:fe)
        .... ...0 .... .... .... .... = IG bit: Individual address (unicast)
        .... ..0. .... .... .... .... = LG bit: Globally unique address (factory default)
    VLAN tag: VLAN=10, Priority=Best Effort (default)
        Identifier: 802.1Q Virtual LAN (0x8100)
        000. .... .... .... = Priority: Best Effort (default) (0)
        ...0 .... .... .... = CFI: Canonical (0)
        .... 0000 0000 1010 = VLAN: 10
    Type: IP (0x0800)
    Trailer: e614db8b
Internet Protocol Version 4, Src: 10.0.1.50 (10.0.1.50), Dst: 10.0.1.2 (10.0.1.2)
    Version: 4
    Header length: 20 bytes
    Differentiated Services Field: 0x10 (DSCP 0x04: Unknown DSCP; ECN: 0x00: Not-ECT (Not ECN-Capable Transport))
        0001 00.. = Differentiated Services Codepoint: Unknown (0x04)
        .... ..00 = Explicit Congestion Notification: Not-ECT (Not ECN-Capable Transport) (0x00)
    Total Length: 92
    Identification: 0x0566 (1382)
    Flags: 0x00
        0... .... = Reserved bit: Not set
        .0.. .... = Don't fragment: Not set
        ..0. .... = More fragments: Not set
    Fragment offset: 0
    Time to live: 255
    Protocol: UDP (17)
    Header checksum: 0x0fe7 [correct]
        [Good: True]
        [Bad: False]
    Source: 10.0.1.50 (10.0.1.50)
    Destination: 10.0.1.2 (10.0.1.2)
User Datagram Protocol, Src Port: ptp-general (320), Dst Port: ptp-general (320)
    Source port: ptp-general (320)
    Destination port: ptp-general (320)
    Length: 72
    Checksum: 0x82b8 [validation disabled]
        [Good Checksum: False]
        [Bad Checksum: False]
Precision Time Protocol (IEEE1588)
    0001 .... = transportSpecific: 0x01
        ...1 .... = V1 Compatibility: True
    .... 1011 = messageId: Announce Message (0x0b)
    .... 0010 = versionPTP: 2
    messageLength: 64
    subdomainNumber: 0
    flags: 0x040a
        0... .... .... .... = PTP_SECURITY: False
        .0.. .... .... .... = PTP profile Specific 2: False
        ..0. .... .... .... = PTP profile Specific 1: False
        .... .1.. .... .... = PTP_UNICAST: True
        .... ..0. .... .... = PTP_TWO_STEP: False
        .... ...0 .... .... = PTP_ALTERNATE_MASTER: False
        .... .... ..0. .... = FREQUENCY_TRACEABLE: False
        .... .... ...0 .... = TIME_TRACEABLE: False
        .... .... .... 1... = PTP_TIMESCALE: True
        .... .... .... .0.. = PTP_UTC_REASONABLE: False
        .... .... .... ..1. = PTP_LI_59: True
        .... .... .... ...0 = PTP_LI_61: False
    correction: 0.000000 nanoseconds
        correction: Ns: 0 nanoseconds
        SubNs: 0.000000 nanoseconds
    ClockIdentity: 0x00188200000085ba
    SourcePortID: 1
    sequenceId: 22
    control: Other Message (5)
    logMessagePeriod: 1
    originCurrentUTCOffset: 0
    priority1: 128
    grandmasterClockClass: 84
    grandmasterClockAccuracy: The time is accurate to within 250 ns (0x22)
    grandmasterClockVariance: 0
    priority2: 128
    grandmasterClockIdentity: 0x00188200000085ba
    localStepsRemoved: 0
    TimeSource: ATOMIC_CLOCK (0x10)

三、VLAN报文帧参考标准

标准	描述
RFC 3069	VLAN Aggregation for Efficient IP Address Allocation
IEEE 802.1Q	IEEE Standards for Local and Metropolitan Area Networks : Virtual Bridged Local Area Networks
IEEE 802.1ad	IEEE Standards for Local and Metropolitan Area Networks: Virtual Bridged Local Area Networks- Amendment 4

VLAN报文帧格式

VLAN报文帧格式

2 、VLAN报文帧示例

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