波仔
📡 第四章 理解L3交换机的性能与功能
📄 一句话概括

802.1Q 的标签正好 4 个字节，把最大帧从 1518 变成 1522。 大包只多 0.26%，小包多 6.25%——所以「打标签降速」只在全小包业务里成立。

📝 本节和前面几节的关系

上一节给了功能地图，这一节从最基础的 VLAN 开始。 02.08.05 讲的是「VLAN 是什么、为什么划」，这一节讲「它在帧里长什么样」。

一、标签插在哪里

普通以太网帧：目的 MAC（6）＋ 源 MAC（6）＋ 类型（2）＋ 载荷 ＋ FCS（4）。 带标签的帧：在源 MAC 与类型之间插进 4 个字节。

这 4 个字节的构成：TPID 2 字节（固定 0x8100）＋ TCI 2 字节。 而 TCI 里包含 3 位优先级、1 位丢弃指示、12 位 VLAN ID。

所以「优先级」与「VLAN」是装在同一个字段里的——这也是为什么 QoS 与 VLAN 总是一起讲。 改优先级不用换标签，只要改那 3 位。

二、1518 变成 1522

帧 长度 标签占比

普通帧（最大） 1518 无 带标签（最大） 1522 0.26% 普通帧（最小） 64 无 带标签（最小） 68 6.25%

大包只多 0.26%，小包多 6.25%——所以「打标签会明显降速」只在「全是小包」的业务里成立。 而语音与游戏正好是小包业务。

三、Access 与 Trunk 的区别

Access 口：接终端，收到的无标签帧打上本口 VLAN，发出的帧剥掉标签。 所以终端完全不知道有 VLAN 这回事。 Trunk 口：接交换机，两种帧都收，带标签的按标签转，无标签的归到「本征 VLAN」。

「本征 VLAN（native VLAN）」是个高频坑： 两端本征 VLAN 不一致，无标签帧会被划到不同的 VLAN 里——表现是「能通但通错地方」，而且很难查。 所以规范做法是「两端都改成同一个非默认值」或者「干脆不用无标签帧」。

四、MTU 要不要跟着涨

带标签的满包是 1522 字节，而很多设备的默认 MTU 是 1500。 所以「跨 trunk 传 1500 字节满包」时会撞上这个差，结果就是要分片或丢弃。

但多数厂商的默认值已经把这段算进去了（内部按 1522 处理），所以实际很少真的出问题。 真正会出问题的是「又加 VLAN 又加隧道」的场景——1522 再加 24 字节 GRE，就超过 1548 了。

这正是 03.05.07 讲的 MTU 问题在二层的版本： 每多一层封装就少一点可用空间，最后总有一层会撞墙。

五、动手 Demo：VLAN 标签那 4 个字节，吃掉多少带宽

这段列出普通帧与带标签帧的最大最小长度，再算两种极端下的标签开销占比。

P(u"  大包：4 除以 1522 等于 %.2f%%。" % (4 * 100.0 / 1522))
P(u"  小包：4 除以 68 等于 %.2f%%。" % (4 * 100.0 / 68))

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
VLAN 标签那 4 个字节，吃掉多少带宽
--------------------------------------------------------------------
**802.1Q 的标签正好 4 个字节**，插在源 MAC 与类型之间。**所以带标签的帧从 1518 变成 1522。**

  帧                 长度     标签占比
  ----------------------------------------
  普通帧（最大）     1518     0
  带标签（最大）     1522     4／1522
  普通帧（最小）     64       0
  带标签（最小）     68       4／68

**算两种极端下的开销比例**：

  大包：4 ÷ 1522 ＝ 0.26%。
  小包：4 ÷ 68 ＝ 5.88%。

**大包只多 0.26%，小包多 6.25%**——**所以「打标签会明显降速」只在「全是小包」的业务里成立。**
**而语音与游戏正好是小包业务。**

**还有一个更实际的影响**：**MTU 要跟着涨**。
**如果两端设备都按 1500 配 MTU，带标签的大包会变成 1522**，**超过物理上限就要分片或丢弃。**
**这正是 03.05.07 讲的 MTU 问题在二层的版本。**

**所以「VLAN 会不会影响 MTU」这个问题的答案是：**
**会，但只在「跨 trunk 传 1500 字节满包」时才会撞上**，**而多数厂商的默认值已经把这段算进去了。**

「0.26% 与 6.25%」差 24 倍， 这个差别说明「开销比例取决于包长」是一条通用规律——它同时适用于 VLAN 标签、GRE 隧道、PPPoE、以及所有封装。 记住这条规律，以后算任何封装开销都能自己推。

「优先级与 VLAN 在同一个字段里」这一条很实用：它意味着「改 QoS 优先级不用重新打标签」， 也意味着「一台交换机最多只能给 8 个优先级」（3 位）。 所以「给每个业务一个优先级」是做不到的，必须归并成 8 类。

最后「又加 VLAN 又加隧道」这个组合最容易出事： 数据中心里 VXLAN 加 VLAN 加 GRE 的情况很常见， 每层几个字节加起来，可用 MTU 可能只剩 1400 出头。 所以这类环境必须显式做 MSS 钳制。

30 秒实验

  1. 查一下你交换机上的 trunk 口本征 VLAN 是多少。
  2. 看两端的本征 VLAN 是否一致。
  3. 算一下：你的业务平均包长下，VLAN 标签占多少比例。

常见误区

  1. 以为 VLAN 标签在帧尾。它在源 MAC 与类型之间。
  2. 以为本征 VLAN 两端不用一致。不一致会「通错地方」。
  3. 以为加了 VLAN 就要改 MTU。多数设备已按 1522 处理。
自测三问（点开对答案） 1. 802.1Q 标签由哪几部分组成？ —— 2 字节 TPID（0x8100）加 2 字节 TCI，TCI 内含 3 位优先级与 12 位 VID。 2. 为什么小包的业务更在意标签开销？ —— 固定 4 字节在 64 字节的帧上占 6.25%，在大帧上只占 0.26%。 3. Trunk 口怎么处理无标签帧？ —— 把它归入本征 VLAN，两端配置必须一致。

下一节：VLAN 划好之后，一个包在里面的实际走法。

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