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以太網是一種基於CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect，載波偵聽多路訪問/衝突檢測）的共享通訊介質的數據網絡通訊技術，當主機數目較多時會導致衝突嚴重、廣播泛濫、性能顯著下降甚至使網絡不可用等問題。通過交換機實現LAN互聯雖然可以解決衝突（Collision）嚴重的問題，但仍然不能隔離廣播報文。在這種情況下出現了VLAN（Virtual Local Area Network，虛擬局域網）技術，這種技術可以把一個LAN劃分成多個邏輯的LAN——VLAN，每個VLAN是一個廣播域，VLAN內的主機間通信就和在一個LAN內一樣，而VLAN間則不能直接互通，這樣，廣播報文被限製在一個VLAN內，如圖1所示。
圖1 VLAN示意圖
VLAN的劃分不受物理位置的限製：不在同一物理位置範圍的主機可以屬於同一個VLAN；一個VLAN包含的用戶可以連接在同一個交換機上，也可以跨越交換機，甚至可以跨越路由器。
VLAN的優點如下：
l 限製廣播域。廣播域被限製在一個VLAN內，節省了帶寬，提高了網絡處理能力。
l 增強局域網的安全性。VLAN間的二層報文是相互隔離的，即一個VLAN內的用戶不能和其它VLAN內的用戶直接通信，如果不同VLAN要進行通信，則需通過路由器或三層交換機等三層設備。
l 靈活構建虛擬工作組。用VLAN可以劃分不同的用戶到不同的工作組，同一工作組的用戶也不必局限於某一固定的物理範圍，網絡構建和維護更方便靈活。
要使網絡設備能夠分辨不同VLAN的報文，需要在報文中添加標識VLAN的字段。由於普通交換機工作在OSI模型的數據鏈路層，隻能對報文的數據鏈路層封裝進行識別。因此，如果添加識別字段，也需要添加到數據鏈路層封裝中。
IEEE於1999年頒布了用以標準化VLAN實現方案的IEEE 802.1Q協議標準草案，對帶有VLAN標識的報文結構進行了統一規定。
傳統的以太網數據幀在目的MAC地址和源MAC地址之後封裝的是上層協議的類型字段，如圖2所示。
其中DA表示目的MAC地址，SA表示源MAC地址，Type表示報文所屬協議類型。
IEEE 802.1Q協議規定在目的MAC地址和源MAC地址之後封裝4個字節的VLAN Tag，用以標識VLAN的相關信息。
圖3 VLAN Tag的組成字段
如圖3所示，VLAN Tag包含四個字段，分別是TPID（Tag Protocol Identifier，標簽協議標識符）、Priority、CFI（Canonical Format Indicator，標準格式指示位）和VLAN ID。
l TPID用來判斷本數據幀是否帶有VLAN Tag，長度為16bit，缺省取值為0x8100。
l Priority表示報文的802.1P優先級，長度為3bit，相關內容請參見“QoS分冊”中的“QoS配置”。
l CFI字段標識MAC地址在不同的傳輸介質中是否以標準格式進行封裝，長度為1bit，取值為0表示MAC地址以標準格式進行封裝，為1表示以非標準格式封裝，缺省取值為0。
l VLAN ID標識該報文所屬VLAN的編號，長度為12bit，取值範圍為0～4095。由於0和4095為協議保留取值，所以VLAN ID的取值範圍為1～4094。
網絡設備利用VLAN ID來識別報文所屬的VLAN，根據報文是否攜帶VLAN Tag以及攜帶的VLAN Tag值，來對報文進行處理。
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