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Ethernet
的介绍及其
IP
核简介
1.1
Ethernet
的介绍
以太网
(
Ethernet
)
指的是由
Xerox
公司创建并由
Xerox
、
Intel
和
DEC
公司联合
开发的基带局域网规范，
是当今现有局域网采用中最通用的通信协议标准。
以太
< br>网络采用
CSMA/CD
（载波监听多路访问及冲突检测
）技术，并且可以以
10M/S
的速率运行在多种类型的电缆上
。以太网包括标准的以太网（
10Mbit/s)
、快速
以太网（
100Mbit/s
）和
10G
（
10Gbit/s
）以太网。它们都符合
IEEE
802.3
< br>的相关
协议要求。
以太网通信通常采用双绞线或者光纤作
为传输介质。
光纤因为其抗干
扰性好，主要用于主干网络的远距
离传输。而双绞线则主要用于短距离的布线，
或者用来组建内部局域网。
1.1.1
IEEE802.3
系列标准
IEE
E
802.3
标准描述的是在多种媒体上从
1MB/S-10MB/S
的局域网解决方案。
IEEE<
/p>
802.3
标准描述了物理层（
PHY
层）和数据链路层的
MAC
子层的实现
方法，
以及在多种物理媒体上以多种速率采用
CSMA/CD<
/p>
的方式访问的方法。当然，对
于快速以太网该标准说明的实现方法
有所扩展。
IEEE
802.3
标准的帧结构如下
图
1.1
所示。它的每一帧包含有
8
个域：前导码（
preamble
）包含
7
个字节（
octet
）
，
每一帧以一
7
个字节的前导字段开头；帧起始定界
符（
SFD
）包含
1
< br>个字节，表示
帧本身的开始；目的地址（
DA
）包含
6
个字节；源地址（
SA
）包含
6
个字节；类
型域包含
2
个字节；数据域和填充段共包含
46-1500
字节；帧校验序列（
FCS<
/p>
）包
含
4
个字节
；扩展段包含在帧校验序列部分之中。
前导码
帧起始
定界符
目的地址
源
地
址
长度或类型
数
据
段
填充
段
FCS
图
1.1
IEEE802.3
标准的帧结构
1.1.2 CSMA/CD
访问方式
CSMA/CD
（
Carrier
Sense Multiple Access with Collision Detection
）
即带冲突
检测的载波监听多路访问技术。
在传统的共享以太网中，
所有的节点共享传输介
质。
如何保证传输介质有序、
高效地为许多节点提供传输服务而避免因发生冲突
导致介质传输
效率降低，就成了以太网的介质访问控制协议所要解决的问题。
CSMA/CD
的工作原理是
:
发送数据前先侦听信道是否空闲
,
如
果信道空
闲，
则立即发送数据。
如果信
道忙碌，
则等待一段时间至信道中的信息传输结束
后再发送数据
；
如果在上一段信息发送结束后，
同时有两个或两个以上的节点
都
提出发送请求，则判定为冲突。如果侦听到冲突
,
则立即停止发送数据，等待一
段随机的时间之后
,
再重新尝试数据发送。
其原理简单地
总结为：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发。
CSMA/CD
采用的是
IEEE
802.3
标准。
< br>采用
CSMA/CD
的主要目的是：
CSMA/CD
访问方式提供了寻址和媒体存取
的控制方式
，使得不同的设备或网络节点可以在多点的网络上通信而不发生冲
突。
< br>
CSMA/CD
控制方式的优点是：
原理比较简单，技术上容易实现，而且在网络中的各个工作站地位平等
< br>
，
不需要集中控制，
更无优先
级控制。
但是当在网络负载增大的时候，
发送时间会
增长，发送效率也会急剧下降。
1.2
Ethernet IP
核的简介
1.2.1 Ethernet
IP
核的结构
Ethernet
IP
核实际上就是一个
10/100
MAC
（
Media access
controller
）
，即媒
体存取
控制器。它在一边连接着以太网
PHY
（物理层的接收器）芯片
，在另一边
连
接
着
WISHBONE
总
线
。
Ethernet
IP
核
被
设
计
为
运
行
根
据
IE
EE
802.3
和
< br>IEEE
802.3u
标准定义的
10Mbps
和
100Mbps
以
太网标准，能够分别工作在
10Mbps
和
100Mbps
的速度，分别使用于普通以太网和快速以太网。
Ethernet
IP
核包含了
以下七大部分：
WISHBONE
总线接口模块，发送模块，接
收模块，控制模块，
状态机模块，寄存器模块，媒体独立接口管理模块。
Ethernet IP
核的体系结构图
如下图
1.2
所示。
WI
SHBONE
总线接口模块：
WISHBONE
总线接口模块包含了主动机接口和
从动机接口，连接着核和
WISHBONE
总线。主动机接口用于存储接收到的数据
帧以及加载需要从内存传送到以太网核心的数据。
发送模块：
发送模块用于执行所有与传输相关的操作，如：前导码生成，
填充，循环冗余码校验，等
等。
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