以太网是一种计算机网络技术，它定义了开放系统互连（OSI）模型的物理层和数据链路层，IEEE 802.3 标准以一种结构化方式描述这些功能，强调系统的逻辑划分以及其如何组合在一起。由媒体访问控制器（MAC）组成的数据链路层可创建以太网数据帧，并使用底层以太网物理层通过介质传输数据帧。以太网物理层（简称PHY）是一个抽象层，负责传输和接收数据。PHY对传输的数据帧进行编码，并按照特定的操作调制速度、传输媒体类型和支持的链路长度对接收的帧进行解码。
一、网络结构
1.计算机网络的层级结构如下图所示：
2.协议：传输层则包含UDP协议，TCP协议，网络层有arp协议和IP协议，数据链路层封装MAC帧，通过物理层的PHY物理收发芯片传输数据。
二、以太网
1.包括数据链层和物理层，数据链层可以细分为LLC层和MAC层。
2.MAC层与物理层的接口分类
- MII：输入输出数据位宽为4bit，时钟频率为2.5MHz或者25MHz，故传输速率为10MHz或者100MHz。RMII是MII的简化版，减少了引脚，采用双沿采样。
- GMII：输入输出数据位宽为8bit，时钟频率为125MHz，支持1000Mbps,即千兆网。
- RGMII：输入输出数据位宽为4bit，在上升沿和下降沿都有采样，所以一个周期采样两次，而时钟频率为125MHz，所以传输速率仍为1000Mbps。由于采用双沿采样，软件实现比较复杂，但是引脚得到简化。
三、以太网简介
1.以太网分类
- 标准以太网：10Mbps
- 快速以太网：100Mbps
- 千兆以太网：1000Mbps
- 万兆以太网：10Gbps
2.以太网接口 主要分为RJ45接口，RJ11接口，SC光纤接口。最常用的是RJ45接口（接电缆）和SC光纤接口（接光缆），光缆传输速度更高，但是成本更高。
RJ45接口：
3.10/100M的RJ45接口定义
Pin1和Pin2是一对，Pin3和Pin6是一对，可实现全双工通信。接口处传输的是差分模拟信号，但是FPGA内部处理的是数字信号，所以需要将数字信号转换成差分模拟信号，这个功能是由板载的以太网PHY芯片来实现的。
4.1000M的RJ45接口定义
Pin1和Pin2是一对，Pin3和Pin6是一对，Pin4和Pin5是一对，Pin7和Pin8是一对，并且都是双向数据线，可与百兆以太网接口兼容。
5.以太网连接示意图
四、工具包
- 小兵以太网测试工具：根据你的设置产生特定帧并通过你的电脑网卡发送出去。顺便计算IP报头校验和，UDP校验码。
- iperf：一款基于TCP/IP和UDP/IP的网络性能测试工具，它可以用来测量网络带宽和网络质量，还可以提供网络延迟抖动、数据包丢失率、最大传输单元等统计信息。
- wireshark：可以抓包，抓取你的网卡发送和接收的所有数据。
- crc32_cal：计算mac帧的校验码。结果是低位在前，高位在后。
- 网站：给出计算校验码的Verilog代码。
- 网络调试助手：可以接收帧，并只显示帧里面的用户数据段。
