关于以太网和vlan的几种封装

以下是各种封装：
1.以太网II封装：
以太网技术的基础是以太网帧，也作标准以太网帧，也称为ARPA，即以太
网II帧（最初的以太网II标准也称为DIX，由Digital，Intel和Xerox三家
发起公司的首字母拼合而成）。

帧格式如下：
Des-MAC Type Payload FCS Preamble Sou-MAC
图1：以太网II报文格式
下面解释以太网II帧中的各个字段：
•Preamble—也作“Syncword”，用来同步。

（在这里为10101010）
•Des-MAC—此目的地址可以是广播地址0xFFFFFFFFFFFF；可以是基于目的节点MAC地址的特定的48比特的单播地址；或者多播地址。

此
MAC地址可以从协议同步期间消息的源地址字段中找到。

•Sou-MAC—此源地址是发送方的48比特的MAC地址。

•Type—即“以太网类型”，此字段用于识别上层协议。

（详见下文）
•Payload—负载，即数据，包含了封装的数据（如：IP分组）。

以太网II 的数据有效长度范围是46~1500字节。

•FCS—此字段包含32比特的循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check，CRC）值，用来校验损坏的帧。

最初的以太网II帧格式有一些缺陷。

为了允许冲突检测，10Mbits/s以太网
要求分组大小最小为64字节。

这就意味着如果帧长达不到标准就必须用0
来填充短帧。

因此，上层协议需要包含一个“长度”字段来将实际数据与填
充值区分开来。

幸运的是，为“以太网类型”字段所分配的值—0x0600XNS（施乐）、
0x0800IP（Internet协议）和0x6003DECNET—总是大于十进制值1500
（0x05DC）这一最大帧长度。

所以IEEE的802委员会对这一任务的解决方
案提供了一个标准，即802.3。

此方法通过以长度两个8位组的“类型/协
议”字段代替同样两个8位组的“以太网类型”字段。

从而将以太网II帧
与802.3帧区分开来。

具体如下：
•如果此字段值大于十进制值1500，则此字段表示以太网类
型，且是类型II。

•如果此字段值小于等于十进制值1500，则此字段表示长度，
且是802.3。

（相见2. IEEE 802.3 LLC封装中的描述）
2.IEEE 802.3 LLC封装：
由于在改进了以太网II 帧后仍然需要一个新的分组来表示类型以识别上层协议，因此在802.3的基础帧中的“长度”字段后面又紧跟了一个逻辑链路控制首部（Logical Link Control ，LLC ，遵循IEEE 802.2）。

帧格式如下：
Preamble
Sou-MAC
Des-MAC
Len
Payload
FCS
2Bs D S A P
S S A P
C T R L
下面解释IEEE 802.3 LLC 帧中的各个字段：
• Preamble —同以太网II 帧。

（此为10101011） • Des-MAC —同以太网II 帧。

• Sou-MAC —同以太网II 帧。

• Len —即“长度”字段，此处为以太网II 帧中“以太网类型”字段的替
换，表示帧的长度，但是不包括前同步码（Preamble ）、FCS 、目的和源MAC 地址以及长度字段本身等字段。

• DSAP —（Destination Service Access Point ，目标服务接入点）字节，8
位比特。

当此值为0xAA 时，表示子网访问协议（Subnetwork Access Protocol ，SNAP ）。

• SSAP —（Source Service Access Point ，来源服务接入点）字节，8位比
特。

当此值为0xAA 时，表示子网访问协议（Subnetwork Access Protocol ，SNAP ）。

• CTRL —“控制”字段，指定了LLC 帧的类型。

• Payload —同以太网II 帧。

802.3LLC 的数据有效长度范围是43~1497字
节。

• FCS —同以太网II 帧。

值须重新计算。

3. IEEE 802.3 SNAP 封装：
继承了802.3LLC 的帧格式，并且添加了SNAP 字段。

Preamble
Sou-MAC
Des-MAC
Len
Payload
FCS
2Bs D
S A P
S S A P
C T R L
SNAP
下面解释IEEE 802.3 SNAP 帧中的各个字段： • Preamble —同802.3LLC 帧。

• Des-MAC —同802.3LLC 帧。

• Sou-MAC —同802.3LLC 帧。

• Len —同802.3LLC 帧。

• DSAP —在此值为0xAA ，表示SNAP 。

• SSAP —在此值为0xAA 。

• CTRL —同802.3LLC 帧。

• SNAP —即“子网访问协议（Subnetwork Access Protocol ）”，SNAP 首
部包括3个字节的厂商代码和2个字节的本地代码。

厂商代码为
0x000000时表示本地代码是一个以太网类型II 以便能向后兼容。

这种新格式将“以太网类型”字段从它在以太网II 中的原始位置向右移动的8个字节。

• Payload —同802.3LLC 帧。

802.3SNAP 的数据有效长度范围是38~1492
字节。

• FCS —同802.3LLC 帧。

值须重新计算。

4. IEEE 802.1Q 封装：
802.1Q 的首部并非实际封入原始帧中，而是以太网II 帧里，在原始帧里的MAC 源地址字段与“以太网类型”字段之间添加一个32位元的域(field)。

Preamble
Sou-MAC
Des-MAC
Type
Payload
FCS
2Bs 802.1Q Header
下面解释IEEE 802.1Q 帧中的各个字段： • Preamble —同以太网II 帧。

• Des-MAC —同以太网II 帧。

• Sou-MAC —同以太网II 帧。

• 802.1Q Header —表示了这是一个VLAN 的帧，保存了VLAN 的信息。

（详见下文）
• Type —同以太网II 帧。

• Payload —同以太网II 帧。

数据有效长度范围是46~1500字节。

• FCS —同以太网II 帧。

值须重新计算。

其中的802.1Q 头部封装遵守如下格式： 16bits 1bits 12bits
TCI TPID
3bits CFI
VID PCP
• TPID —标签协议识别符（Tag Protocal Identifier, TPID ）：一组16位元
的域，用来识别802.1Q 帧，其数值被设定在0x8100以用来辨别某个IEEE 802.1Q 的帧为已被标签头部，因为这个域所被标定位置与以太网类型II 帧中的“以太网类型”字段在未标签帧的域相同，这是为了用来区别未标签的帧。

• TCI —标签控制信息（Tag Control Information ，TCI ）：长度为2字节，
包含有PCP 、CFI 和VID3个字段。

• PCP —优先权代码点（Priority Code Point, PCP ）：以一组3位元的域当
作IEEE 802.1P 优先权的参考，从0（最低）到7（最高），用来对数据流(音讯、影像、档案等等)作传输的优先级，也被称为“服务等级（Class of Service ，CoS ）”。

•
• CFI —标准格式标识符（Canonical Format Indicator, CFI ）：1位元的域。

若这个域的值为1，则MAC 地指为非标准格式；若为0，则为标准格式；在以太交换器中它通常默认为0。

在乙太和令牌环中，CFI 用来解决两者的兼容性问题。

若帧在以太端中接收数据，则CFI 的值必须设为1，且这个端口不能与未标签的其他端口桥接。

• VID —虚拟局域网识别符（VLAN Identifier, VID ）： 12位元的域，用来
具体指出帧是属于哪个特定VLAN 的。

值为0时，表示帧不属于任何一个VLAN ；此时，802.1Q 标签仅代表优先权。

12位元的值0xFFF 为保留值，其他的值都可用来做为总共4094个VLAN 的标识符。

在桥接器上，VLAN1在管理上作为保留值。

5. IEEE 802.1AD 封装：
双重标记（IEEE 802.1AD ），也叫作QinQ ，对于互联网服务提供商（ISP ）是非常有用的。

它允许已被打上VLAN 标签的混合数据从客户端送出时ISP 仍然可以在内部使用VLAN 。

Preamble
Sou-MAC
Des-MAC
Type
Payload
FCS
2Bs 802.1Q OuterTag
802.1Q InnerTag
下面解释IEEE 802.1AD 帧中的各个字段： • Preamble —同以太网II 帧。

• Des-MAC —同以太网II 帧。

• Sou-MAC —同以太网II 帧。

• 802.1Q OuterTag —外部标签（next to Source MAC and representing ISP
VLAN ）会先于内部标签（inner ）被解封装。

此时，一个可变的TPID 在16进位值可能为9100、9200或是9300，通常作为外部标签；然而在值为88a8时会违反802.1AD 而无法作为外部标签。

• 802.1Q InnerTag —内部标签，格式同IEEE 802.1Q 头部。

• Type —同以太网II 帧。

• Payload —同以太网II 帧。

数据有效长度范围是46~1500字节。

• FCS —同以太网II 帧。

值须重新计算。