IEEE 802.1Q封装的VLAN数据帧格式

一. 前言

        VLAN（Virtual Locl Area Network），中文称为虚拟局域网，VLAN是将不同的局域网划出来的方式。一般的应用在交换机和路由器上。在路由器的主控芯片上，通常会集成交换芯片，例如通信行业常用MT76xx系列。通过配置交换芯片，可以将交换芯片不同的端口配置为不同VLAN ID，并且配合vconfig命令，可以将交换芯片的端口划分到不同的局域网。

二. VLAN数据帧格式

非VLAN数据帧格式 (untagged) ：

VLAN数据帧 (tagged) ：

        我们知道，普通的以太网二层包是由6 Byte的目的MAC，6 Byte的源MAC以及2 Byte的三层的协议类型号。但是VLAN数据帧是在6 Byte的目的MAC和6 Byte的源MAC后添加4 Byte的VLAN标签字段，标识这是一个带VLAN标签的包。下面解析VLAN标签四个字段的含义：

TPID ：2 Byte，成为Tag Protocol Identifier（标签协议标识符），表示数据帧的类型。取值为 0x8100表示该帧是IEEE 802.1Q的VLAN数据帧。

PRI ：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，当交换机拥塞时，优先发送优先级高的数据帧。

CFI ：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封装，用于兼容以太网和令牌环网。1 - 以非标准格式封装，在以太网中，CFI为0。

VID ：VLAN ID，数据帧所属的VLAN的编号，VLAN ID取值范围为0 - 4095。因为0和4095为协议保留值，所以VLAN ID的有效范围是1 - 4094。

        PRI，CFI和VID统称为标签控制信息（Tag Control Infomation）。

三. C语言数据结构表示

struct vlan_ethhdr 结构体：

struct vlan_ethhdr {
	unsigned char	h_dest[ETH_ALEN];
	unsigned char	h_source[ETH_ALEN];
	__be16		h_vlan_proto;
	__be16		h_vlan_TCI;
	__be16		h_vlan_encapsulated_proto;
};

        本结构体来自Linux内核的include/linux/if_vlan.h，ETH_ALEN宏的值为6。

h_dest ：目的MAC地址。

h_source ：源MAC地址。

h_vlan_proto ：TPID，802.1Q取值为0x8100。

h_vlan_TCI ：PRI，CFI，VID三个值的组合。

h_vlan_encapsulated_proto ：三层的协议号。

四. 总结

        本文主要介绍了VLAN数据包和普通数据包的区别，以及介绍了VLAN数据包的VLAN tag字段的作用。