什麼是802.1Q VLAN標籤?
IEEE 802.1Q 是定義 VLAN 標籤(tagging)的國際標準,透過在乙太網幀中插入一段 4 bytes 標頭標記所屬 VLAN 編號,令單一實體鏈路能夠同時承載多個邏輯網段的流量。本頁講解 802.1Q 標籤格式各欄位意義、Native VLAN 概念、Trunk port 運作原理,以及香港商廈與舖面弱電網絡 VLAN 劃分的實務場景。
為什麼需要 802.1Q 標籤
VLAN(虛擬區域網絡)容許交換機把實體上同一台設備的不同端口邏輯上劃分成多個獨立廣播域,但這只解決了單一交換機內部的隔離問題。當網絡由多台交換機組成,若要在交換機之間傳輸多個 VLAN 的流量,最原始做法是每個 VLAN 各自佈設一條獨立實體線材連接,但這樣端口與線材消耗會隨 VLAN 數目倍增,佈線成本與複雜度難以接受。IEEE 802.1Q 標準正是為解決此問題而制定:在乙太網幀中插入標籤標記所屬 VLAN,令交換機之間只需一條實體鏈路,即可同時傳輸多個 VLAN 的流量,交換機依標籤判斷幀所屬 VLAN 並只在對應範圍內轉發,既節省資源亦保留邏輯隔離。
802.1Q 標籤格式逐項講解
802.1Q 標籤是插入在乙太網幀來源地址與類型/長度欄位之間的額外 4 bytes 標頭,主要由以下欄位組成:
| 欄位 | 長度 | 意義 |
| TPID(Tag Protocol Identifier) | 16 位元 | 固定值 0x8100,告知接收設備這是一個帶 802.1Q 標籤的幀 |
| PCP(Priority Code Point) | 3 位元 | 優先等級(0 至 7),用於服務質量(QoS)排程,數值愈高優先度愈高 |
| DEI(Drop Eligible Indicator) | 1 位元 | 丟棄資格標記,網絡壅塞時可作為優先捨棄的參考依據 |
| VID(VLAN Identifier) | 12 位元 | VLAN 編號,可表示 1 至 4094 個獨立 VLAN(0 與 4095 為保留值) |
交換機收到帶標籤的幀時,讀取 VID 欄位判斷該幀所屬的 VLAN,並依 VLAN 成員資格決定轉發範圍;PCP 欄位則供支援 QoS 的設備參考,決定流量的排程優先次序,例如語音或監控流量可設定較高優先級,確保在網絡壅塞時仍能優先傳輸。
Native VLAN 與 Trunk port 運作
Trunk port 是交換機之間或交換機與路由器之間用以同時傳輸多個 VLAN 流量的端口類型,與之相對的是 Access port,只屬於單一 VLAN,連接終端設備時幀不帶標籤,交換機在該端口收發時自動加上或移除標籤,終端設備完全無需感知 VLAN 標籤的存在。Trunk port 上除了帶標籤的流量,通常還保留一個 Native VLAN——唯一不會被加上標籤、以原始未標記幀傳輸的 VLAN,主要用於相容部分不支援 802.1Q 標籤的舊式設備。
Native VLAN 設定必須在 Trunk 兩端完全一致,否則會導致該 VLAN 的流量被錯誤歸類到不同 VLAN,甚至構成安全隱患:VLAN Hopping 攻擊其中一種手法正是利用兩端 Native VLAN 不一致,偽造雙重標籤幀跨越原本應該隔離的 VLAN 邊界。實務上建議把 Native VLAN 指向一個未實際使用、專門保留的獨立 VLAN 編號,並確保所有 Trunk 兩端設定一致,減少被利用的風險。