FPGA - 以太网UDP通信（一）_fpga udp

一，简述以太网

以太网简介

​以太网是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。 ​

以太网类型介绍

以太网是现实世界中最普遍的一种计算机网络。以太网有两类：第一类是经典以太网，第二类是交换式以太网，使用了一种称为交换机的设备连接不同的计算机。经典以太网是以太网的原始形式，运行速度从3~10 Mbps不等；而交换式以太网正是广泛应用的以太网，可运行在100、1000和10000Mbps那样的高速率，分别以快速以太网、千兆以太网和万兆以太网的形式呈现。

二，OSI七层模型和TCP/IP五层模型

“OSI模型，即开放式通信系统互联参考模型（Open System Interconnection Reference Model），是国际标准化组织（ISO）提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架，简称OSI。”

OSI七层模型

OSI定义了网络互连的七层模型（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层），如下图所示：

应用层：为应用程序或用户请求提供各种请求服务。OSI参考模型最高层，也是最靠近用户的一层，为计算机用户、各种应用程序以及网络提供接口，也为用户直接提供各种网络服务。

表示层：数据编码、格式转换、数据加密。提供各种用于应用层数据的编码和转换功能,确保一个系统的应用层发送的数据能被另一个系统的应用层识别。如果必要，该层可提供一种标准表示形式，用于将计算机内部的多种数据格式转换成通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层可提供的转换功能之一。

会话层：创建、管理和维护会话。接收来自传输层的数据，负责建立、管理和终止表示层实体之间的通信会话，支持它们之间的数据交换。该层的通信由不同设备中的应用程序之间的服务请求和响应组成。

传输层：数据通信。建立主机端到端的链接，为会话层和网络层提供端到端可靠的和透明的数据传输服务，确保数据能完整的传输到网络层。

网络层：IP选址及路由选择。通过路由选择算法，为报文或通信子网选择最适当的路径。控制数据链路层与传输层之间的信息转发，建立、维持和终止网络的连接。数据链路层的数据在这一层被转换为数据包，然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制，将信息从一个网络设备传送到另一个网络设备。

数据链路层：提供介质访问和链路管理。接收来自物理层的位流形式的数据，封装成帧，传送到网络层；将网络层的数据帧，拆装为位流形式的数据转发到物理层；负责建立和管理节点间的链路，通过各种控制协议，将有差错的物理信道变为无差错的、能可靠传输数据帧的数据链路。

物理层：管理通信设备和网络媒体之间的互联互通。传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的透明传输。实现相邻计算机节点之间比特流的透明传送，屏蔽具体传输介质和物理设备的差异。

TCP/IP五层模型

TCP/IP是一组协议的代名词，它包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇。它是把OSI七层模型简化成了五层模型。每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求

TCP/IP 五层协议和 OSI 的七层协议对应关系如下：

从上图中可以看出， TCP/IP 模型⽐ OSI 模型更加简洁，它把 应⽤层/表示层/会话层 全部整合为了 应⽤层 。

在每⼀层都⼯作着不同的设备，⽐如我们常⽤的交换机就⼯作在数据链路层的，⼀般的路由器是⼯作在⽹络层的。

在每⼀层实现的协议也各不同，即每⼀层的服务也不同，下图列出了每层主要的传输协议：

一般说的FPGA UDP通信，FPGA只做到了传输层，传输层以上的会话层、表示层等等，FPGA是没有的。FPGA 开发板通过一片 以太网PHY芯片 提供对以太网连接的支持，PHY芯片内提供物理层，进行4b/10b编码，PHY芯片提供MII/GMII/RGMII 接口的MAC连接。

在传输层中 TCP 和 UDP都是传输层协议，它们都属于TCP/IP协议族：

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