10G_ethernet学习记录（0）:基础知识

0，前置

在实现万兆以太网之前，已经实现了千兆以太网。现在回顾一下以太网的协议规范，为后续开发做准备。

万兆以太网与千兆以太网使用相同的协议，知识万兆以太网使用GT高速接口，基于64/66编码实现。首先需要进行高速接口的学习与开发。

1，以太网协议。

1.1，整体协议

•  前导码   ：d5_55_55_55_55_55_55_55；
• 目的MAC：目的设备的mac地址；
• 源头MAC：源端设备的mac地址；
• 类型        ：ARP：0806；IP：0800；RARP：8035；
• 数据        ：46-1500字节，不足需要补足46字节；
• FCS        ：帧尾，帧校验序列，采用32为CRC校验。

1.2，UDP协议 

 1.2.1，ARP协议

帧类型： ARP 帧类型为两字节 0806；

硬件类型：指链路层网络类型， 1 为以太网；

协议类型：指要转换的地址类型，采用 0x0800 IP 类型，之后的硬件地址长度和协议地址长度分别对应 6 和 4；

OP 字段中 1 表示 ARP 请求， 2 表示 ARP 应答

例如：

|ff ff ff ff ff ff|00 0a 35 01 fe c0|08 06|00 01|08 00|06|04|00 01|00 0a 35 01 fe c0|c0 a8 00 02| ff ff ff ff ff ff|c0 a8 00 03|
表示向 192.168.0.3 地址发送 ARP 请求。

|00 0a 35 01 fe c0 | 60 ab c1 a2 d5 15 |08 06|00 01|08 00|06|04|00 02| 60 ab c1 a2 d5 15|c0 a8 00 03|00 0a 35 01 fe c0|c0 a8 00 02|

表示向 192.168.0.2 地址发送 ARP 应答。

1.2.2，IP协议

版本:占 4 位，ipv4（0100），ipv6（0110）；

首部长度:占 4 位；表示一共有多少个32bit（4字节），无可选字段时固定为5；

区分服务:占 8 位,用来获得更好的服务,在旧标准中叫做服务类型,但实际上一直未被使用过 1998 年这个字段改名为区分服务.只有在使用区分服务(DiffServ)时,这个字段才起作用.一般的情况下都不使用这个字段；设置为0；

总长度:占 16 位，指首部和数据之和的长度，单位为字节,因此数据报的最大长度为 65535字节总长度必须不超过最大传送单元 MTU（最大传输负载）。数据长度等于总长度-20（IP首部）

标识:占 16 位,它是一个计数器,用来产生数据报的标识；

标志(flag):占 3 位，第一位保留，第二位（1是不分片，0是分片），第三位是否有更多的分片；

片偏移:占 13 位,指较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置.片偏移以 8 个字节为偏移单位；

生存时间:占 8 位,记为 TTL (Time To Live) 数据报在网络中可通过的路由器数的最大值,TTL 字段是由发送端初始设置一个 8 bit 字段.推荐的初始值由分配数字 RFC 指定,当前值为 64.发送 ICMP 回显应答时经常把 TTL 设为最大值 255；

协议:占 8 位,指出此数据报携带的数据使用何种协议以便目的主机的 IP 层将数据部分上交给哪个处理过程, 1 表示为 ICMP 协议, 2 表示为 IGMP 协议, 6 表示为 TCP 协议, 17表示为 UDP 协议；

首部检验和:占 16 位,只检验数据报的首部不检验数据部分，采用二进制反码求和，即将16 位数据相加后，再将进位与低 16 位相加，直到进位为 0，最后将 16 位取反；

源地址：自身IP地址；

目的地址：接收方IP地址；

1.2.3，UDP层

源端口号：自身的端口号；

目的端口号：接受方的端口号；

UDP长度：UDP首部+数据的长度；

UDP校验和：与IP校验和算法一致； 

1.2.3，ICMP协议

type&&code

在FPGA中我们只做 00 （ping回应），80（ping请求）。 

在ping功能，如下：

下面是使用wireshark抓取ICMP去ping百度的网页：