一、4 个字节的标签

插在源 MAC 之后、类型字段之前：

第一行那个 TPID 是「识别标志」：它占用了原来「类型」字段的位置，值固定 0x8100。 接收方看到 0x8100，就知道「这里不是类型，是标签」。 真正的类型字段被往后推了 4 个字节。 第四行那个 12 位决定了上限：2 的 12 次方是 4096，但 0 表示「没打标签」、4095 是保留， 所以能用的只有 4094 个。 「交换机的 VLAN 编号到 4094 就到顶」就是这么来的。

二、帧长了 4 字节，MTU 没变

这是最容易混的一处：

第三行不变是对的：标签插在「头」里，不占「载荷」，所以应用层感觉不到少了什么。 变的只是「帧的最大长度」这个数。 所以老设备上的「巨帧」配置里会出现 1522、1526 这种数： 那不是巨帧，是「给 VLAN 标签留了位置的正常帧」。 把 1518 配成上限的交换机，收到带标签的帧就会判为超长而丢弃—— 这是「换了交换机之后某些 VLAN 不通」的经典原因。 第二行那个「QinQ」是运营商的用法： 打两层标签，外层标识「哪个客户」，内层保留客户自己的 VLAN。 这样不同客户的 VLAN 编号就不会冲突。

三、省下来的是广播域

一台 48 口交换机，划几个 VLAN 就有几个广播域：

第一行是「不划 VLAN」的默认状态：任何一台机器发 ARP，剩下 47 个口都要收。 第三行划成 8 个域之后，广播只在各自的 5 个口里转。 这就是 VLAN 的收益：缩小广播的传播范围。 它并不是「让带宽变大」：总带宽一点没变，变的是「广播占掉多少」。 所以 VLAN 的效果在「广播多的网络」里明显，在「全是单播大流量」的环境里几乎没感觉。 代价是「跨 VLAN 必须过路由器」：VLAN 之间在二层完全隔离，想通就得走三层。 所以「三层交换机」这个品类才有意义—— 它把「每个 VLAN 一个网关」做进硬件，省掉一台外接路由器。

四、动手 Demo：VLAN 用一个 4 字节标签，换来了几个广播域

先把 4 个字节拆开看清，再算「打标签之后帧长变成多少」，最后看广播域的变化。 注意 MTU 那一行始终是 1500。

for pay in (46, 1500):
    base = 14 + pay + 4
    print('载荷 %4d：不打标签 %4d，打一层 %4d，打两层 %4d'
          % (pay, base, base + 4, base + 8))

print('可用 VLAN 编号：%d 个（0 和 4095 不能用）' % (2 ** 12 - 2))
for v in (1, 2, 4, 8):
    print('%d 个 VLAN：每域 %d 口，广播影响 %d 口'
          % (v, 48 // v, 48 // v - 1))

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
VLAN 用一个 4 字节标签，换来了几个广播域
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**VLAN 要解决的问题很具体：一台交换机上的 48 个口，能不能当成几台独立的交换机用。**
**做法是在帧里插一个 4 字节的标签，写明「这个帧属于哪个虚拟局域网」。**

**这 4 个字节拆开是这样**：
  字段     长度       取值            作用
  ------------------------------------------------------------------
  TPID     2 字节     固定 0x8100     告诉对方「后面是 VLAN 标签」
  PCP      3 位       0～7            优先级，语音走 5、视频走 4
  DEI      1 位       0／1            拥塞时能不能丢
  VID      12 位      0～4095         **VLAN 编号，真正干活的字段**

**12 位能编 4096 个，但可用只有 4094 个**：
**0 表示「没打标签」，4095 是保留值，两个都不能当普通 VLAN 用。**
**这也解释了为什么交换机的 VLAN 编号到 4094 就到顶了。**
**插了标签，帧就长了 4 字节**：
  载荷     不打标签     打一层标签     打两层（QinQ）
  ----------------------------------------------------
  46       64           68             72
  1500     1518         1522           1526

**所以带标签的帧最大是 1522 字节，不是 1518**：
**很多老设备「巨帧」配置里写的 1522 或者 1526，就是在给 VLAN 标签留位置。**
**而 MTU 那个 1500 是不变的**——**标签插在原有头里，不占载荷，所以应用层感觉不到。**
**真正省下来的是广播域**：
  VLAN 数     每域端口数     广播域个数
  --------------------------------------
  1           48             1
  2           48／2 = 24     2
  4           48／4 = 12     4
  8           48／8 = 6      8

**一台 48 口交换机不划 VLAN 时，是一个大广播域**——**任何一台机器的 ARP 广播，47 个口都要收。**
**划成 8 个 VLAN，就变成 8 个小广播域，广播只在各自的 6 个口里转。**
**这就是 VLAN 的收益：把「广播的传播范围」缩小，而不是把「带宽」变大。**
**代价是「跨 VLAN 必须过路由器」**：**VLAN 之间在二层是隔离的，想通就得走三层**。
**所以「三层交换机」这个品类才有存在意义**——
**它把「每个 VLAN 一个网关」这件事做进了硬件，省掉一台外接路由器。**

载荷 46 字节时，不打标签是 64（14 + 46 + 4），这正好是最小帧长；打了标签就是 68。 所以「最小帧 64」这条规则在 VLAN 环境下要改成 68—— 很多抓包工具会把 68 字节的帧标成「小于最小帧」，其实是没算标签。 载荷 1500 那一行是 1518 / 1522 / 1526： 这就是「巨帧配置写 1522」的来历——它不是巨帧，是「带 VLAN 标签的正常帧」。 最后那个 4094 是硬上限：12 位能编 4096 个，去掉 0 和 4095 就剩 4094。 所以「VLAN 不够用」时只能上 QinQ（再套一层），两层加起来能到一千六百万个组合。

30 秒实验

1. 把 pay 改成 1，看打标签后的帧长（会被填充到 68）。
2. 算一下：QinQ 两层标签最多能组合出多少个 VLAN？
3. 想一下：为什么「跨 VLAN 必须过三层」，二层能不能想办法直通？

常见误区

1. 以为 VLAN 让带宽变大。 总量不变，变的是「广播占多少」。
2. 以为 VLAN 会缩小 MTU。 MTU 还是 1500，标签插在头里，不占载荷。
3. 以为 VLAN 是安全隔离。 它只是「不广播」，二层仍可构造跨 VLAN 的攻击帧（如 VLAN 跳跃）。

下一节换介质：从双绞线、同轴到光纤，以太网的身体换了好几次。

• ☐ （本节完，下一节 3.3.1 以太网连接形式）

相关笔记

• 环路检测技术
• 以太网连接形式
• 📚 图解TCP／IP · 索引