通过FPGA实现以太网通信原理及理解

黎峰吖

OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。一般都叫OSI参考模型，是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互联模型。该体系结构标准定义了网络互联的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层），即OSI开放系统互连参考模型。


这里根据笔者的理解以及相关资料的查询，觉得这个OSI通信与笔者所学专业有很大的差距，因此这里不详细展开，只是最一些简单的总结，帮助下面的理解以及作为知识的积淀。上图为通信原理课程中老师的PPT图片，所学的通信原理属于物理层
应用层（Application Layer）提供为应用软件而设的接口，以设置与另一应用软件之间的通信。例如: HTTP，HTTPS，FTP，TELNET，SSH，SMTP，POP3.HTML.等。
表达层（Presentation Layer）把数据转换为能与接收者的系统格式兼容并适合传输的格式。例如图片的格式可以是PNG，BMP等
会话层（Session Layer）负责在数据传输中设置和维护电脑网络中两台电脑之间的通信连接。类似于断点续传
FPGA所关注的是一下四层。
传输层（Transport Layer）把传输表头（TH）加至数据以形成数据包。传输表头包含了所使用的协议等发送信息。例如:传输控制协议（TCP）等。
网络层（Network Layer）决定数据的路径选择和转寄，将网络表头（NH）加至数据包，以形成报文。网络表头包含了网络数据。例如:互联网协议（IP）等。
一下两层都是有IEEE802.3指定的标准
数据链路层（Data Link Layer）负责网络寻址、错误侦测和改错。当表头和表尾被加至数据包时，会形成帧。数据链表头（DLH）是包含了物理地址和错误侦测及改错的方法。数据链表尾（DLT）是一串指示数据包末端的字符串。例如以太网、无线局域网（Wi-Fi）和通用分组无线服务（GPRS）等。
分为两个子层：逻辑链路控制（logical link control，LLC）子层和介质访问控制（Medium access control，MAC）子层。
物理层（Physical Layer）在局部局域网上传送数据帧（data frame），它负责管理电脑通信设备和网络媒体之间的互通。包括了针脚、电压、线缆规范、集线器、中继器、网卡、主机接口卡等。就是RJ45以及PHY芯片都是属于物理层。
通俗的理解就是不断在原始数据中加入一些提前约定好的数据作为标志信息，从而为数据的传输提供便利。如下图



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