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作者： bitpie钱包下载官网

2024-03-16 23:09:46

一文搞定以太网PHY、MAC及其通信接口 - 知乎

一文搞定以太网PHY、MAC及其通信接口 - 知乎切换模式写文章登录/注册一文搞定以太网PHY、MAC及其通信接口Linux内核库本文主要介绍以太网的 MAC 和 PHY，以及之间的 MII（Media Independent Interface ，媒体独立接口）和 MII 的各种衍生版本——GMII、SGMII、RMII、RGMII等。好文推荐：万字讲解你写的代码是如何跑起来的？什么是Linux内核，如何搞懂Linux内核？（Linux内核学习笔记合集来了！）字节终面：CPU 是如何读写内存的？全网最牛Linux内核分析--Intel CPU体系结构一文让你读懂Linux五大模块内核源码，内核整体架构设计（超详细）嵌入式前景真的好吗？那有点悬！一文教你如何使用GDB+Qemu调试Linux内核Linux内核必读五本书籍(强烈推荐)全网独一无二Linux内核Makefle系统文件详解（一）(纯文字代码)带你深度了解Linux内核架构和工作原理！如何读懂GDB底层实现原理（从这几点入手~）一文彻底理解Memory barrier（内存屏障）一篇文带你搞懂，虚拟内存、内存分页、分段、段页式内存管理（超详细）简介从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC（Media Access Control）控制器和物理层接口PHY（Physical Layer，PHY）两大部分构成。如下图所示：DMA控制器通常属于CPU的一部分，用虚线放在这里是为了表示DMA控制器可能会参与到网口数据传输中。但是，在实际的设计中，以上三部分并不一定独立分开的。由于，PHY整合了大量模拟硬件，而MAC是典型的全数字器件。考虑到芯片面积及模拟/数字混合架构的原因，通常，将MAC集成进微控制器而将PHY留在片外。更灵活、密度更高的芯片技术已经可以实现MAC和PHY的单芯片整合。可分为下列几种类型:CPU集成MAC与PHY。目前来说并不多见CPU集成MAC，PHY采用独立芯片。比较常见CPU不集成MAC与PHY，MAC与PHY采用集成芯片。比较常见MAC及PHY工作在OSI七层模型的数据链路层和物理层。具体如下：什么是MACMAC（Media Access Control）即媒体访问控制子层协议。该部分有两个概念：MAC可以是一个硬件控制器及 MAC通信以协议。该协议位于OSI七层协议中数据链路层的下半部分，主要负责控制与连接物理层的物理介质。MAC硬件大约就是下面的样子了：在发送数据的时候，MAC协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层。在接收数据的时候，MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至LLC(逻辑链路控制)层。该层协议是以太网MAC由IEEE-802. 3以太网标准定义。以太网数据链路层其实包含MAC(介质访问控制)子层和LLC(逻辑链路控制)子层。一块以太网卡MAC芯片的作用不但要实现MAC子层和LLC子层的功能，还要提供符合规范的PCI界面以实现和主机的数据交换。MAC从PCI总线收到IP数据包(或者其他网络层协议的数据包)后，将之拆分并重新打包成最大1518Byte、最小64Byte的帧。这个帧里面包括了目标MAC地址、自己的源MAC地址和数据包里面的协议类型(比如IP数据包的类型用80表示，最后还有一个DWORD(4Byte)的CRC码。可是目标的MAC地址是哪里来的呢？这牵扯到一个ARP协议(介乎于网络层和数据链路层的一个协议)。第一次传送某个目的IP地址的数据的时候，先会发出一个ARP包，其MAC的目标地址是广播地址，里面说到：“谁是http://xxx.xxx.xxx.xxx这个IP地址的主人？”因为是广播包，所有这个局域网的主机都收到了这个ARP请求。收到请求的主机将这个IP地址和自己的相比较，如果不相同就不予理会，如果相同就发出ARP响应包。这个IP地址的主机收到这个ARP请求包后回复的ARP响应里说到：“我是这个IP地址的主人”。这个包里面就包括了他的MAC地址。以后的给这个IP地址的帧的目标MAC地址就被确定了。(其它的协议如IPX/SPX也有相应的协议完成这些操作)。IP地址和MAC地址之间的关联关系保存在主机系统里面，叫做ARP表。由驱动程序和操作系统完成。以太网MAC芯片的一端接计算机PCI总线，另外一端就接到PHY芯片上，它们之间是通过MII接口链接的。一个MAC的结构图如下图所示：什么是PHYPHY（（Physical Layer，PHY））是IEEE802.3中定义的一个标准模块，STA（station management entity，管理实体，一般为MAC或CPU）通过SMI（Serial Manage Interface）对PHY的行为、状态进行管理和控制，而具体管理和控制动作是通过读写PHY内部的寄存器实现的。一个PHY的基本结构如下图：PHY是物理接口收发器，它实现OSI模型的物理层。IEEE-802.3标准定义了以太网PHY。包括MII/GMII(介质独立接口)子层、PCS(物理编码子层)、PMA(物理介质附加)子层、PMD(物理介质相关)子层、MDI子层。它符合IEEE-802.3k中用于10BaseT(第14条)和100BaseTX(第24条和第25条)的规范。注：PHY寄存器在IEEE802.3标准的 22.2.4 Management functions 节有介绍，但不涉及所有的寄存器，个别寄存器需要到其它章节中看，当然，文档里面也提到该在哪里找到哪个寄存器。【文章福利】小编推荐自己的Linux内核技术交流群:【749907784】整理了一些个人觉得比较好的学习书籍、视频资料共享在群文件里面，有需要的可以自行添加哦！！！零声Linuxc/c++高级开发【免费直播公开课】：零声白金VIP体验卡（含基础架构/高性能存储/golang/QT/音视频/Linux内核）课程：什么是MIIMII（Media Independent Interface）即媒体独立接口，MII 接口是 MAC 与 PHY 连接的标准接口。它是 IEEE-802.3 定义的以太网行业标准。MII 接口提供了 MAC 与 PHY 之间、PHY 与 STA（Station Management）之间的互联技术，该接口支持 10Mb/s 与 100Mb/s 的数据传输速率，数据传输的位宽为 4 位。MII 接口如下图所示：MII接口主要包括四个部分。一是从MAC层到PHY层的发送数据接口，二是从PHY层到MAC层的接收数据接口，三是从PHY层到MAC层的状态指示信号，四是MAC层和PHY层之间传送控制和状态信息的MDIO接口。MII 包括一个数据接口，以及一个 MAC 和 PHY 之间的管理接口：TX_CLK（transmit clock）：TX_CLK (Transmit Clock) 是一个连续的时钟信号（即系统启动，该信号就一直存在），它是 TX_EN、TXD、TX_ER（信号方向为从 RS 到 PHY）的参考时钟，TX_CLK 由 PHY 驱动 TX_CLK 的时钟频率是数据传输速率的 25%，偏差 ±100ppm。例如，100Mb/s 模式下，TX_CLK 时钟频率为 25MHz，占空比在 35% 至 65% 之间。TXD<3:0>（transmit data）：TXD 由 RS 驱动，同步于 TX_CLK，在 TX_CLK 的时钟周期内，并且TX_EN 有效，TXD 上的数据被 PHY 接收，否则 TXD 的数据对 PHY 没有任何影响。TX_ER（transmit coding error）：TX_ER 同步于 TX_CLK，在数据传输过程中，如果 TX_ER 有效超过一个时钟周期，并且此时TX_EN 是有效的，则数据通道中传输的数据是无效的，没用的。注：当 TX_ER 有效并不影响工作在 10Mb/s 的 PHY 或者 TX_EN 无效时的数据传输。在 MII 接口的连线中，如果 TX_ER 信号线没有用到，必须将它下拉接地。TX_EN：发送使能。TX_EN 由 Reconciliation 子层根据 TX_CLK 上升沿同步进行转换。RX_CLK：它与 TX_CLK 具有相同的要求，所不同的是它是 RX_DV、RXD、RX_ER（信号方向是从 PHY 到 RS）的参考时钟。RX_CLK 同样是由 PHY 驱动，PHY 可能从接收到的数据中提取时钟 RX_CLK，也有可能从一个名义上的参考时钟(e.g., the TX_CLK reference)来驱动RX_CLK。RXD<3:0>（receive data）：RXD由RS驱动，同步于 RX_CLK，在 RX_CLK 的时钟周期内，并且 RX_DV 有效，RXD 上的数据被RS 接收，否则 RXD 的数据对 RS 没有任何影响。RX_ER（receive error）：RX_ER 同步于 RX_CLK，其在 RX 通道中的作用类似于 TX_ER 对于 TX 通道数据传输的影响。RX_DV（Receive Data Valid）：RXD_DV 同步于 RX_CLK，被 PHY 驱动，它的作用如同于发送通道中的 TX_EN，不同的是在时序上稍有一点差别：为了让数据能够成功被RS接收，要求RXD_DV有效的时间必须覆盖整个 FRAME 的过程，即starting no later than the Start Frame Delimiter (SFD) and excluding any End-of-Frame delimiter。MII以4位半字节方式传送数据双向传输，时钟速率25MHz。其工作速率可达100Mb/s。COL（collision detected）：COL 不需要同步于参考时钟。CRS（carrier sense）：CRS 不需要同步于参考时钟，只要通道存在发送或者接收过程，CRS 就需要有效。MDC：由站管理实体向 PHY 提供，作为在 MDIO 信号上传送信息的定时参考。MDC 是一种非周期性的信号，没有最高或最低时间。无论 TX_CLK 和 RX_CLK 的标称周期如何，MDC 的最小高低时间应为 160 ns，MDC 的最小周期为 400 ns。MDIO：是 PHY 和 STA 之间的双向信号。它用于在 PHY 和 STA 之间传输控制信息和状态。控制信息由 STA 同步地针对 MDC 驱动并且由 PHY 同步地采样。状态信息由 PHY 针对 MDC 同步驱动并由 STA 同步采样。PHY 里面的部分寄存器是 IEEE 定义的，这样PHY把自己的目前的状态反映到寄存器里面。MAC 通过 SMI 总线不断的读取PHY 的状态寄存器以得知目前 PHY 的状态。例如连接速度、双工的能力等。当然也可以通过 SMI 设置 PHY的寄存器达到控制的目的。例如流控的打开关闭、自协商模式还是强制模式等。不论是物理连接的MII总线和 SMI 总线，还是 PHY 的状态寄存器和控制寄存器都是由IEEE的规范的。因此不同公司的 MAC 和 PHY 一样可以协调工作。当然为了配合不同公司的 PHY 的自己特有的一些功能，驱动需要做相应的修改。MII 支持 10Mbps 和 100Mbps 的操作，一个接口由 14 根线组成，它的支持还是比较灵活的。但是有一个缺点是因为它一个端口用的信号线太多，如果一个 8 端口的交换机要用到 112 根线，16 端口就要用到 224 根线，到 32 端口的话就要用到 448 根线。一般按照这个接口做交换机是不太现实的。所以现代的交换机的制作都会用到其它的一些从 MII 简化出来的标准，比如 RMII、SMII、GMII等。什么是RMII简化媒体独立接口是标准的以太网接口之一，比 MII 有更少的 I/O 传输。RMII 口是用两根线来传输数据的，MII 口是用 4 根线来传输数据的，GMII 是用 8 根线来传输数据的。MII/RMII 只是一种接口，对于10Mbps 线速，MII 的时钟速率是 2.5MHz 就可以了，RMII 则需要 5MHz；对于 100Mbps 线速，MII 需要的时钟速率是 25MHz，RMII 则是 50MHz。MII/RMII 用于传输以太网包，在 MII/RMII 接口是 4/2bit 的，在以太网的PHY里需要做串并转换，编解码等才能在双绞线和光纤上进行传输，其帧格式遵循IEEE 802.3(10M)/IEEE 802.3u(100M)/IEEE 802.1q(VLAN)。以太网帧的格式为：前导符 + 开始位 + 目的 mac 地址 + 源 mac 地址 + 类型/长度 + 数据 + padding(optional) + 32bitCRC。如果有 vlan,则要在类型/长度后面加上 2 个字节的 vlan tag，其中 12bit 来表示vlan id，另外，4bit 表示数据的优先级！什么是GMIIGMII是千兆网的MII接口，这个也有相应的RGMII接口，表示简化了的GMII接口。GMII 采用 8 位接口数据，工作时钟125MHz，因此传输速率可达 1000Mbps。同时兼容 MII 所规定的10/100 Mbps工作方式。GMII 接口数据结构符合IEEE以太网标准，该接口定义见 IEEE 802.3-2000。什么是RGMIIRGMII(Reduced Gigabit Media Independant Interface),精简GMII接口。相对于GMII相比，RGMII具有如下特征：发送/接收数据线由8条改为4条TX_ER和TX_EN复用，通过TX_CTL传送RX_ER与RX_DV复用，通过RX_CTL传送1 Gbit/s速率下，时钟频率为125MHz100 Mbit/s速率下，时钟频率为25MHz10 Mbit/s速率下，时钟频率为2.5MHz信号定义如下：虽然RGMII信号线减半，但TXC/RXC时钟仍为125Mhz，为了达到1000Mbit的传输速率，TXD/RXD信号线在时钟上升沿发送接收GMII接口中的TXD[3:0]/RXD[3:0]，在时钟下降沿发送接收TXD[7:4]/RXD[7:4],并且信号TX_CTL反应了TX_EN和TX_ER状态，即在TXC上升沿发送TX_EN,下降沿发送TX_ER，同样的道理试用于RX_CTL，下图为发送接收的时序：什么是SMISMI：串行管理接口（Serial Management Interface），通常直接被称为MDIO接口（Management Data Input/Output Interface）。MDIO最早在IEEE 802.3的第22卷定义，后来在第45卷又定义了增强版本的MDIO，其主要被应用于以太网的MAC和PHY层之间，用于MAC层器件通过读写寄存器来实现对PHY层器件的操作与管理。MDIO主机（即产生MDC时钟的设备）通常被称为STA（Station Management Entity），而MDIO从机通常被称为MMD（MDIO Management Device）。通常STA都是MAC层器件的一部分，而MMD则是PHY层器件的一部分。MDIO接口包括两条线，MDIO和MDC，其中MDIO是双向数据线，而MDC是由STA驱动的时钟线。MDC时钟的最高速率一般为2.5MHz，MDC也可以是非固定频率，甚至可以是非周期的。MDIO接口只是会在MDC时钟的上升沿进行采样，而并不在意MDC时钟的频率（类似于I2C接口）。如下图所示。QA网卡的MAC和PHY间的关系?网卡工作在osi的最后两层,物理层和数据链路层,物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等,并向数据链路层设备提供标准接口.物理层的芯片称之为PHY.数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、向网络层提供标准的数据接口等功能.以太网卡中数据链路层的芯片称之为MAC控制器.很多网卡的这两个部分是做到一起的.他们之间的关系是pci总线接mac总线,mac接phy,phy接网线(当然也不是直接接上的,还有一个变压装置).PHY和MAC之间如何进行沟通通过IEEE定义的标准的MII/GigaMII（Media Independed Interfade，介质独立界面）界面连接MAC和PHY。这个界面是IEEE定义的。MII界面传递了网络的所有数据和数据的控制。而MAC对PHY的工作状态的确定和对PHY的控制则是使用SMI（Serial Management Interface）界面通过读写PHY的寄存器来完成的。PHY里面的部分寄存器也是IEEE定义的，这样PHY把自己的目前的状态反映到寄存器里面，MAC通过SMI总线不断的读取PHY的状态寄存器以得知目前PHY的状态，例如连接速度，双工的能力等。当然也可以通过SMI设置PHY的寄存器达到控制的目的，例如流控的打开关闭，自协商模式还是强制模式等。我们看到了，不论是物理连接的MII界面和SMI总线还是PHY的状态寄存器和控制寄存器都是有IEEE的规范的，因此不同公司的MAC和PHY一样可以协调工作。当然为了配合不同公司的PHY的自己特有的一些功能，驱动需要做相应的修改。原文作者：【一起学嵌入式】原文地址：一文搞定以太网PHY、MAC及其通信接口编辑于 2023-11-15 14:56・IP 属地湖南Mac赞同 12添加评论分享喜欢收藏申请

Network 之二 Ethernet（以太网）中的 MAC、MII、PHY 详解_ethernet phy-CSDN博客

Network 之二 Ethernet（以太网）中的 MAC、MII、PHY 详解

ZC·Shou

已于 2023-02-28 08:43:20 修改

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于 2018-04-26 14:06:47 首次发布

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从硬件的角度看，以太网接口电路主要由 MAC（Media Access Control，MAC）控制器和物理层接口 PHY（Physical Layer，PHY）两大部分构成。如下图所示：但是，在实际的设计中，以上三部分并不一定是独立分开的。由于，PHY 整合了大量模拟硬件，而 MAC 则是典型的全数字器件。考虑到芯片面积及模拟/数字混合架构的原因，通常，将 MAC 集成进微控制器而将 PHY 留在片外（现在，更灵活、密度更高的芯片技术已经可以实现 MAC 和 PHY 的单芯片整合）。

CPU 集成 MAC 与 PHY，目前来说并不多见。

CPU 集成 MAC，PHY 采用独立芯片，这种比较常见。

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Network 之二 Ethernet（以太网）中的 MAC、MII、PHY 详解

结构从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC（Media Access Control）控制器和物理层接口PHY（Physical Layer，PHY）两大部分构成。如下图所示但是，在实际的设计中，以上三部分并不一定独立分开的。由于，PHY整合了大量模拟硬件，而MAC是典型的全数字器件。考虑到芯片面积及模拟/数字混合架构的原因，通常，将MAC集成进微控制器而将PHY留在片外...

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以太网（一）MAC、MII、PHY 介绍

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即媒体访问控制层协议。MAC由硬件控制器和MAC通信协议构成。该协议位于OSI七层协议中数据链路层的下半部分，主要负责控制与连接物理层的物理介质。MAC硬件框图如下图所示：在发送数据的时候，MAC 协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候，MAC 协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至 LLC（逻辑链路控制）层。

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本文主要介绍以太网的MAC（Media Access Control，即媒体访问控制子层协议）和PHY（物理层）之间的MII（Media Independent Interface ，媒体独立接口），以及MII的各种衍生版本——GMII、SGMII、RMII、RGMII等。

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Ethernet（以太网）之一详解 MAC、MII、PHY

不能让自己太安逸，努力奋斗才是真

03-20

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结构

从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC（Media Access Control）控制器和物理层接口PHY（Physical Layer，PHY）两大部分构成。如下图所示但是，在实际的设计中，以上三部分并不一定独立分开的。由于，PHY整合了大量模拟硬件，而MAC是典型的全数字器件。考虑到芯片面积及模拟/数字混合架构的原因，通常，将MAC集成进微控制器而将PHY留在片外。更灵活、密度更高的芯片技术已经可以实现MAC和PHY的单芯片整合。可分为下列几种类型:

CPU集成MAC与PHY

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37张图详解MAC地址、以太网、二层转发、VLAN - 知乎首发于图解网络切换模式写文章登录/注册37张图详解MAC地址、以太网、二层转发、VLAN网工FoxMAC 地址每个网卡或三层网口都有一个 MAC 地址， MAC 地址是烧录到硬件上，因此也称为硬件地址。MAC 地址作为数据链路设备的地址标识符，需要保证网络中的每个 MAC 地址都是唯一的，才能正确识别到数据链路上的设备。MAC 地址由 6 个字节组成。前 3 个字节表示厂商识别码，每个网卡厂商都有特定唯一的识别数字。后 3 个字节由厂商给每个网卡进行分配。厂商可以保证生产出来的网卡不会有相同 MAC 地址的网卡。现在可以通过软件修改 MAC 地址，虚拟机使用物理机网卡的 MAC 地址，并不能保证 MAC 地址是唯一的。但是只要 MAC 地址相同的设备不在同一个数据链路上就没问题。为了查看方便， 6 个字节的 MAC 地址使用十六进制来表示。每个字节的 8 位二进制数分别用 2 个十六进制数来表示，例如我的网卡 MAC 地址是 E0-06-E6-39-86-31。什么是字节？什么是比特？比特，英文名 bit ，也叫位。二进制中最小单位，一个比特的值要么是 0 要么是 1 。字节，英文名 Byte 。一个字节由八个比特构成。 MAC 地址怎么使用？最常用的以太网和无线局域网，都是使用 MAC 地址作为地址标识符进行通信的。以太网有线局域网中普遍使用以太网，以太网标准简单，传输速率高。常见的网络拓扑结构如下图。什么是网络拓扑？网络的连接和构成的形态称为网络拓扑。它不仅可以直观的看到网络物理连接方式，还可以表示网络的逻辑结构。以太网数据格式当今最常用的以太网协议标准是 ETHERNET II 标准。 ETHERNET II 标准定义的数据帧格式如下图。前导码（ Preamble ）前导码由 7 个字节组成，每个字节固定为 10101010 。之后的 1 个字节称为帧起始定界符，这个字节固定为 10101011 。这 8 个字节表示以太网帧的开始，也是对端网卡能够确保与其同步的标志。帧起始定界符的最后两位比特被定义为 11 ，之后就是以太网数据帧的本体。目的地址（ Destination Address ）目的地址由 6 个字节组成，用来标识数据帧的目的设备，类似于快递的收件人地址。源地址（ Source Address ）源地址由 6 个字节组成，用来标识数据帧的始发设备，类似于快递的发件人地址。类型（ Type ）类型字段由 2 个字节组成。类型字段是表明上一层（即网络层）的协议类型，可以让接收方使用相同的协议进行数据帧的解封装。数据（ Data ）帧头后就是数据。一个数据帧所能容纳的最大数据范围是 46 ～ 1500 个字节。如果数据部分不足 46 个字节，则填充这个数据帧，让它的长度可以满足最小长度的要求。FCS（ Frame Check Sequence ）FCS 由 4 个字节组成，位于数据帧的尾部，用来检查帧是否有所损坏。通过检查 FCS 字段的值将受到噪声干扰的错误帧丢弃。最小的数据帧是多少字节？数据帧的各字段加起来一共是 64 字节，其中数据是 46 字节。再加上前导码就是 72 字节。因此最小的数据帧是 72 字节。在传输过程中，每个数据帧还有 12 字节的数据帧间隙，所以最小的可传输数据帧长度是 84 字节，即 672 比特。交换机二层转发原理交换机有多个网络端口，它通过识别数据帧的目标 MAC 地址，根据 MAC 地址表决定从哪个端口发送数据。MAC 地址表不需要在交换机上手工设置，而是可以自动生成的。交换机是如何添加、更新、删除 MAC 地址表条目的？在初始状态下，交换机的 MAC 地址表是空的，不包含任何条目。当交换机的某个端口接收到一个数据帧时，它就会将这个数据帧的源 MAC 地址、接收数据帧的端口号作为一个条目保存在自己的 MAC 地址表中，同时在接收到这个数据帧时重置这个条目的老化计时器时间。这就是交换机自动添加 MAC 地址表条目的方式。在新增这一条 MAC 地址条目后，如果交换机再次从同一个端口收到相同 MAC 地址为源 MAC 地址的数据帧时，交换机就会更新这个条目的老化计时器，确保活跃的的条目不会老化。但是如果在老化时间内都没收到匹配这个条目的数据帧，交换机就会将这个老化的条目从自己的 MAC 地址表中删除。还可以手动在交换机的 MAC 地址表中添加静态条目。静态添加的 MAC 地址条目优先动态学习的条目进行转发，而且静态条目没有老化时间，会一直保存在交换机的 MAC 地址表中。如何使用 MAC 地址表条目进行转发？当交换机的某个端口收到一个单播数据帧时，它会查看这个数据帧的二层头部信息，并进行两个操作。一个操作是根据源 MAC 地址和端口信息添加或更新 MAC 地址表。另一个操作是查看数据帧的目的 MAC 地址，并根据数据帧的目的 MAC 地址查找自己的 MAC 地址表。在查找 MAC 地址表后，交换机会根据查找结果对数据帧进行处理，这里有 3 中情况：交换机没有在 MAC 地址表中找到这个数据帧的目的 MAC 地址，因此交换机不知道自己的端口是否有连接这个 MAC 地址的设备。于是，交换机将这个数据帧从除了接收端口之外的所有端口泛洪出去。交换机的 MAC 地址表中有这个数据帧的目的 MAC 地址，且对应端口不是接收到这个数据帧的端口，交换机知道目的设备连接在哪个端口上，因此交换机会根据 MAC 地址表中的条目将数据帧从对应端口单播转发出去，而其它与交换机相连的设备则不会收到这个数据帧。交换机的 MAC 地址表中有这个数据帧的目的 MAC 地址，且对应端口就是接收到这个数据帧的端口。这种情况下，交换机会认为数据帧的目的地址就在这个端口所连接的范围内，因此目的设备应该已经收到数据帧。这个数据帧与其它端口的设备无关，不会将数据帧从其它端口转发出去。于是，交换机会丢弃数据帧。单播：主机一对一的发送数据。单播地址是主机的 MAC 地址。广播：向局域网内所有设备发送数据。只有全 1 的 MAC 地址为广播 MAC 地址，即 FF-FF-FF-FF-FF-FF 。泛洪：将某个端口收到的数据从除该端口之外的所有端口发送出去。泛洪操作广播的是普通数据帧而不是广播帧。VLAN广播域是广播帧可以到达的区域。换句话说，由多个交换机和主机组成的网络就是一个广播域。网络规模越大，广播域就越大，泛洪流量也越来越大，降低通信效率。在一个广播域内的任意两台主机之间可以任意通信，通信数据有被窃取的风险。为了解决广播域扩大带来的性能问题和安全性降低问题， VLAN 技术应运而生。 VLAN 技术能够在逻辑上把一个物理局域网分隔为多个广播域，每个广播域称为一个虚拟局域网（即 VLAN ）。每台主机只能属于一个 VLAN ，同属一个 VLAN 的主机通过二层直接通信，属于不同 VLAN 的主机只能通过 IP 路由功能才能实现通信。通过划分多个 VLAN ，从而减小广播域传播的范围，过滤多余的包，提高网络的传输效率，同时提高了网络的安全性。VLAN 原理VLAN 技术通过给数据帧插入 VLAN 标签（又叫 VLAN TAG）的方式，让交换机能够分辨出各个数据帧所属的 VLAN 。VLAN 标签是用来区分数据帧所属 VLAN 的，是 4 个字节长度的字段，插入到以太网帧头部上。 VLAN 标签会插入到源 MAC 地址后面， IEEE 802.1Q 标准有这个格式定义和字段构成说明。TPID （标签协议标识符）：长度 2 个字节，值为 0x8100 ，用来表示这个数据帧携带了 802.1Q 标签。不支持 802.1Q 标准的设备收到这类数据帧，会把它丢弃。TCI （标签控制信息）：长度 2 个字节，又分为三个子字段，用来表示数据帧的控制信息：优先级（ Priority ）：长度为 3 比特，取值范围 0 ~ 7 ，用来表示数据帧的优先级。取值越大，优先级越高。当交换机发送拥塞是，优先转发优先级高的数据帧。CFI （规范格式指示器）：长度为 1 比特，取值非 0 即 1 。VLAN ID （ VLAN 标识符）：长度为 12 比特，用来表示 VLAN 标签的数值。取值范围是 1 ~ 4094 。划分 VLAN 后，交换机如何处理广播报文？交换机上划分了多个 VLAN 时，在交换机接收到广播数据帧时，只会将这个数据帧在相同 VLAN 的端口进行广播。划分 VLAN 后，交换机如何处理目的 MAC 地址不在 MAC 地址表中的单播数据帧？交换机上划分了多个 VLAN 时，当交换机接收到一个目的 MAC 地址不存在于自己 MAC 地址表中的单播数据帧时，只会将这个数据帧在相同 VLAN 的端口进行泛洪。划分 VLAN 后，不同 VLAN 的主机能否通信？划分多 VLAN 的环境中，即使交换机 MAC 地址表里保存了某个数据帧的目的 MAC 地址条目，若这个目的 MAC 地址所对应的端口与数据帧的入端口在不同的 VLAN 中，交换机也不会通过 MAC 地址表中的端口发送数据帧。小结：在不使用路由转发的前提下，交换机不会从一个 VLAN 的端口中接收到的数据帧，转发给其它 VLAN 的端口。怎么区分不同的 VLAN ？通过 VLAN ID 进行区分，例如 VLAN 10 和 VLAN 20 就是不同的 VLAN 。 VLAN 技术有哪些好处？增加了广播域的数量，减小了每个广播域的规模，也减少了每个广播域中终端设备的数量；增强了网络安全性，保障网络安全的方法增加了；提高了网络设计的逻辑性，可以规避地理、物理等因素对于网络设计的限制。划分 VLAN我们可以使用不同的方法，把交换机上的每个端口划分到某个 VLAN 中，以此在逻辑上分隔广播域。交换机通常会使用基于端口划分 VLAN 的方法。在交换机上手动配置，绑定交换机端口和 VLAN ID 的关系。优点：配置简单。想要把某个端口划分到某个 VLAN 中，只需要把端口的 PVID （端口 VLAN ID ）配置到相应的 VLAN ID 即可。缺点：当终端设备移动位置是，可能需要为终端设备连接的新端口重新划分 VLAN 。除了这种方法外，还可以使用基于 MAC 地址划分 VLAN 、基于 IP 地址划分 VLAN 、基于协议划分 VLAN 、基于策略划分 VLAN 等方法来划分 VLAN。PVID ：接口默认 VLAN ID ，是交换机端口配置的参数，默认值是 1 。跨交换机 VLAN 原理终端设备不会生成带 VLAN 标签的数据帧，它们发出的数据帧叫做无标记帧（ Untagged ）。它们连接的交换机会给无标记帧打上 VLAN 标签。交换机通过每个端口的 PVID ，判断从这个接口收到的无标记帧属于哪个 VLAN ，并在转发时，插入相应的 VLAN 标签，从而将无标记帧变为标记帧（ Tagged ）。当两台交换机通过端口连接时，收到的数据帧是标记帧还是无标记帧？交换机端口会如何处理呢？交换机根据连接的设备类型，判断各个接口收到的数据帧是否打标，来配置交换机接口的类型。如果交换机接口收到无标记帧，由交换机根据这个接口所在 VLAN 为数据帧打上 VLAN 标签；同时接口发送数据帧时，也不携带 VLAN 标签。应该把这类接口配置为 Access （接入）接口， Access 接口连接的链路称为 Access 链路。如果交换机接口收到多个 VLAN 的流量，也就是收到了标记帧；同时为了让对端设备能够区分不同 VLAN 的流量，通过接口发出的流量会打上 VLAN 标签。应该把这类接口配置为 Trunk （干道）接口，相应的链路称为 Trunk 链路。跨交换机发送数据主机 A 以主机 F 的 MAC 地址作为目的 MAC 地址封装了一个数据帧，从网卡发送出去。交换机 A 在 Access 接口收到数据帧。查询 MAC 地址表，发现数据帧的目的地址是与交换机 B 相连的 Trunk 接口。于是交换机给数据帧打上 Access 接口的 PVID 配置，即给数据帧打上 VLAN 10 的标签，并从 Trunk 接口转发给交换机 B 。交换机 B 在 trunk 接口收到数据帧。查看 MAC 地址表，发现是 VLAN 10 的数据帧，目的地址设备是连接在 VLAN 10 的一个 Access 接口上。于是去掉数据帧的 VLAN 标签，并从这个 Access 接口转发给主机 F 。模拟实验 Access 接口和 Trunk 接口的配置实验拓扑图实验要求将 SW 1 （即交换机 1）和 SW 2 （即交换机 2）相连的接口配置为 Trunk 接口，允许传输 VLAN 5 的数据；将 PC （即主机）与 SW 相连接口配置为 Access 接口，接口的 PVID 配置为 VLAN 5 。实验步骤SW 1 上的配置如下：检查 SW 1 的接口配置，使用命令 display vlan 查看接口 VLAN 情况。 Hybrid 接口的配置三种接口类型特点：Access 接口：这种接口只能属于一个 VLAN，只能接收和发送一个 VLAN 的数据。通常用于连接终端设备，比如主机或服务器等。Trunk 接口：这种接口能够接收和发送多个 VLAN 的数据，通常用于连接交换机。Hybrid 接口：这种接口能够接收和发送多个 VLAN 的数据，可用于交换机的链路，也可用于终端设备。与 Trunk 接口的区别是，发送数据时 Trunk 接口只会摘掉 PVID 标签，而 Hybrid 接口能够不携带 VLAN 标签发送多个 VLAN 数据。实验拓扑图实验要求新建 3 个 VLAN ，PC 1 属于 VLAN 2 ，PC 2 属于 VLAN 3 ，Server 1 （即服务器 1）属于 VLAN 10 ；通过 Hybrid 接口实现 VLAN 2 和 VLAN 3 不能互通，但 VLAN 2 和 VLAN 3 都能与 VLAN 10 进行通信。实验步骤SW 1 的 E0/0/2 接口，只允许通过 VLAN 2 ， PC 1 又需要访问 VLAN 10 ，但是无法识别 VLAN 标签信息，因此配置 Hybrid 的 PVID 为 VLAN 2 ，同时放通 VLAN 2 和 VLAN 10 。 E0/0/3 接口配置同理。 E0/0/1 接口需要放通 VLAN 2 、 VLAN 3 和 VLAN 10 的流量，对端交换机又需要识别 VLAN 标签，因此以带 VLAN 标签的形式放通 VLAN 2 、 VLAN 3 和 VLAN 10 的流量。 SW 1 上的配置如下：SW 2 的 E0/0/1 接口配置和 SW 1 的 E0/0/1 接口同理。SW 2 的 E0/0/10 接口，只允许通过 VLAN 10 ， Server 1 又需要放通 VLAN 2 和 VLAN 3 的流量，因此配置 Hybrid 的 PVID 为 VLAN 10 ，同时放通 VLAN 2 、 VLAN 3 和 VLAN 10 。 SW2 上的配置如下：检查 VLAN 10 信息，分别在 SW 1 和 SW 2 上使用命令 display vlan 10 查看配置是否正确。结尾Access 接口接收数据帧处理过程Access 接口发送数据帧处理过程Trunk 接口接收数据帧处理过程Trunk 接口发送数据帧处理过程参考资料：图解TCP/IP - 竹下隆史网络基础 - 田果路由与交换技术 - 刘丹宁编辑于 2022-03-22 08:35局域网VLANMAC地址赞同 94238 条评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录图解网络看图学网络更简单程序员架构进阶公众号程序员架构进阶，分享多年项目实践和架构经验小七好物生活工作的好物，一起发现，一起

以太网——PHY、MAC和 MII基础知识 - 知乎

以太网——PHY、MAC和 MII基础知识 - 知乎切换模式写文章登录/注册以太网——PHY、MAC和 MII基础知识亿佰特物联网应用专注物联网通信应用。PHYPHY 是物理接口收发器，它实现物理层。包括 MII/GMII (介质独立接口) 子层、PCS (物理编码子层) 、PMA (物理介质附加) 子层、PMD (物理介质相关) 子层、MDI 子层。定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等，并向数据链路层设备提供标准接口。物理层的芯片称之为PHY。MACMAC 是 Media Access Control 的缩写，即媒体访问控制子层协议。该协议位于 OSI 七层协议中数据链路层的下半部分，主要负责控制与连接物理层的物理介质。在发送数据的时候，MAC 协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候，MAC 协议首先判断输入的信息是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至 LLC 层。以太网 MAC 由 IEEE-802.3 以太网标准定义。MII MII即媒体独立接口，也叫介质无关接口。它是IEEE-802.3定义的以太网行业标准。它包括一个数据接口，以及一个MAC和PHY之间的管理接口。数据接口包括分别用于发送器和接收器的两条独立信道。每条信道都有自己的数据、时钟和控制信号。MII数据接口总共需16个信号。管理接口是个双信号接口：一个是时钟信号，另一个是数据信号。通过管理接口，上层能监视和控制PHY。由此可见，MAC 和 PHY，一个是数据链路层，一个是物理层；两者通过 MII 传送数据。系统组成从硬件的角度来分析，以太网的电路接口一般由CPU、MAC(Media Access Control)控制器和物理层接口(physical Layer PHY)组成：对于上述三部分，并不一定都是独立的芯片，主要有以下几种情况：·CPU内部集成了MAC和PHY，难度较高；·CPU内部集成MAC,PHY采用独立芯片(主流方案)；·CPU不集成MAC和PHY，MAC和PHY采用独立芯片或者集成芯片(高端采用)PHY整合了大量模拟硬件，而MAC是典型的全数字器件，芯片面积及模拟/数字混合架构的原因，是将MAC集成进微控制器而将PHY留在片外的原因。更灵活、密度更高的芯片技术已经可以实现MAC和PHY的单芯片整合；·以常用的CPU内部集成MAC，PHY采用独立的芯片方案，虚线内表示CPU和MAC集成在一起，PHY芯片通过MII接口与CPU上的MAC互联；对于这种方案，其硬件方案比独立的更简单，PHY与MAC之间有以下两个重要的硬件接口：·MDIO总线接口，主要是完成CPU对于PHY芯片的寄存器配置；·MII即媒体独立接口，也叫介质无关接口。常见的有MII、RMII、GMII、RGMII等。“媒体独立”表明在不对 MAC 硬件重新设计或替换的情况下，任何类型的 PHY 设备都可以正常工作。MII 数据接口总共需要16个信号，包括:·transmit data - TXD[3:0]·transmit strobe - TX_EN·transmit clock - TX_CLK·transmit error - TX_ER/TXD4·receive data - RXD[3:0]·receive strobe - RX_DV·receive clock - RX_CLK·receive error - RX_ER/RXD4·collision indication - COL·carrier sense - CRS一般说来，包括:IC 对 PHY 作读取与写入用的一组信号：MDC(clock)，MDIO(data) 作为 data sampling reference 用的两组 clock。频率应为 25MHz(TX_CLK,RX_CLK)各4-bit 的输出、输入 Bus(TX[0:3],RX[0:3])。通知对方准备输入数据的输出、输入的启动信号(TX_EN)。输出、输入的错误通知信号(TX_ER,RX_ER)。得到有效输入数据的通知信号(RX_DV)。网络出现拥塞的 colision 信号(Col)。做为 carrier 回复用的信号(CRS)，电位可使用+5V 或+3.3V。MII 以 4bit，即半字节方式双向传送数据，时钟速率 25MHz，其工作速率可达 100Mb/s。MII传递了网络的所有数据和数据的控制，而 MAC对PHY 的工作状态的确定和对 PHY 的控制则是使用 SMI ( Serial Management Interface) 界面通过读写PHY的寄存器来完成的。PHY 里面的部分寄存器是 IEEE 定义的，这样 PHY 把自己的目前的状态反映到寄存器里面，MAC 通过 SMI 总线不断地读取 PHY 的状态寄存器以得知目前 PHY 的状态，例如连接速度，双工能力等。当然也可以通过 SMI 设置 PHY 的寄存器达到控制的目的，例如流控地打开关闭，自协商模式还是强制模式等。不论是物理连接的 MII 总线和 SMI 总线还是 PHY 的状态寄存器和控制寄存器都是有 IEEE 的规范的，因此不同公司的 MAC 和 PHY 一样可以协调工作。当然为了配合不同公司的 PHY 的自己特有的一些功能，驱动需要做相应的修改。SMI是MAC内核访问PHY寄存器接口，它由两根线组成、双工，MDC为时钟，MDIO为双向数据通信，原理上跟I2C总线很类似，也可以通过总线访问多个不同的PHY。MDC/MDIO基本特性：·两线制：MDC（时钟线）和MDIO（数据线）。·时钟频率：2.5MHz·通信方式：总线制，可同时接入的PHY数量为32个·通过SMI接口，MAC芯片主动地轮询PHY层芯片，获得状态信息，并发出命令信息。后来为了支持千兆网口，也就开始有了千兆网的MII接口，也就是GMII接口。现在比较常用的是RGMII，减小了MAC和PHY之间的引脚数量。数据信号和控制信号混合在一起，并且在工作时钟的上升沿和下降沿同时采样，其对应关系如下：10M带宽对应的是2.5MHz，因为4bit*2.5M=10Mbps100M带宽对应的是25MHz，因为4bit*25M=100Mbps1000M带宽对应的是125MHz，4bit*125M=1000Mbps，因为250MHz频率太高，所以采用双边沿采样技术（会带来设计复杂度）。发布于 2022-11-23 10:43・IP 属地四川以太网协议phy赞同 197 条评论分享喜欢收藏申请

MAC地址_百度百科

址_百度百科网页新闻贴吧知道网盘图片视频地图文库资讯采购百科百度首页登录注册进入词条全站搜索帮助首页秒懂百科特色百科知识专题加入百科百科团队权威合作下载百科APP个人中心MAC地址播报讨论上传视频媒体访问控制地址收藏查看我的收藏0有用+10本词条由“科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目审核。MAC地址（英语：Media Access Control Address），直译为媒体存取控制位址，也称为局域网地址（LAN Address），MAC位址，以太网地址（Ethernet Address）或物理地址（Physical Address），它是一个用来确认网络设备位置的位址。在OSI模型中，第三层网络层负责IP地址，第二层数据链路层则负责MAC位址 [1]。MAC地址用于在网络中唯一标示一个网卡，一台设备若有一或多个网卡，则每个网卡都需要并会有一个唯一的MAC地址 [2]。中文名MAC地址外文名Media Access Control Address别名MAC位址、硬件地址作用用来定义网络设备的位置特点唯一性所属领域计算机技术目录1简介2结构3工作过程4作用5获取方法6与IP地址区别简介播报编辑MAC地址也叫物理地址、硬件地址，由网络设备制造商生产时烧录在网卡(Network lnterface Card)的EPROM(一种闪存芯片，通常可以通过程序擦写)。IP地址与MAC地址在计算机里都是以二进制表示的，IP地址是32位的，而MAC地址则是48位的 [3]。MAC地址的长度为48位(6个字节)，通常表示为12个16进制数，如：00-16-EA-AE-3C-40就是一个MAC地址，其中前3个字节，16进制数00-16-EA代表网络硬件制造商的编号，它由IEEE(电气与电子工程师协会)分配，而后3个字节，16进制数AE-3C-40代表该制造商所制造的某个网络产品(如网卡)的系列号。只要不更改自己的MAC地址，MAC地址在世界是唯一的。形象地说，MAC地址就如同身份证上的身份证号码，具有唯一性 [3]。结构播报编辑网络中每台设备都有一个唯一的网络标识，这个地址叫MAC地址或网卡地址，由网络设备制造商生产时写在硬件内部。MAC地址则是48位的（6个字节），通常表示为12个16进制数，每2个16进制数之间用冒号隔开，如08：00：20：0A：8C：6D就是一个MAC地址。具体如下图所示，其前3字节表示OUI（Organizationally Unique Identifier），是IEEE的注册管理机构给不同厂家分配的代码，区分不同的厂家。后3字节由厂家自行分配 [2]。MAC地址最高字节（MSB）的低第二位（LSb）表示这个MAC地址是全局的还是本地的，即U/L（Universal/Local）位，如果为0，表示是全局地址。所有的OUI这一位都是0。MAC地址最高字节（MSB）的低第一位（LSb），表示这个MAC地址是单播还是多播。0表示单播。 [4]工作过程播报编辑网络上的数据包从初始点开始，经过一个个中间节点最终到达目标节点，数据包是如何从初始节点开始识别一个个中间节点最终找到目标节点的呢? 实际上初始节点是根据目标节点的地址，将目标节点的IP地址映射到中间节点的MAC地址，找到第一个中间节点。从第一个中间节点出发，根据目标节点的IP地址映射到第二个中间节点的MAC地址，从而找到第二个中间节点……，以此类推，直到当找到最后一个中间节点后，从最后一个中间节点出发，根据目标节点的地址映射到目的节点的MAC地址，从而将数据包传送给目标主机。所以数据包的传送过程就是：不断地将目标节点的地址映射到一个个中间节点的MAC地址，再从一个个中间节点出发，直到找到最终的目标节点 [5]。数据包传送的关键是将目标节点的IP地址映射到中间节点的MAC地址。IP地址与MAC地址的映射要通过ARP地址解析协议来完成，它可将网络中的IP地址映射到主机的MAC地址，如交换机可以根据网络中的IP地址来找到本地主机的MAC地址。具体过程是：当交换机接收到来自网上一个数据包时，会根据该数据包的目标IP地址，查看交换机内部是否有跟该IP地址对应的MAC地址，如果有上次保留下来的对应的MAC地址，就会将该数据包转发到对应MAC地址的主机上去。如果在交换机内部没有与目标)地址对应的MAC地址，则交换机会根据ARP协议将目标IP地址按照“表”中的对应关系映射成MAC地址，数据包就被转送到对应的MAC地址的主机上 [5]。作用播报编辑IP 地址是基于逻辑的，比较灵活，不受硬件的限制，也容易记忆。而 MAC地址在一定程度上与硬件一致，是基于物理的，能够标识具体的网络节点。这两种地址各有优点，使用时也因条件不同而采取不同的地址 [6]。大多数接入Internet的方式是把主机通过局域网组织在一起，然后再通过交换机或路由器等设备和 Internet 相连接。这样一来就出现了如何区分具体用户，防止 IP地址被盗用的问题。由于IP地址只是逻辑上的标识，任何人都能随意修改，因此不能用来具体标识一个用户。而 MAC地址则不然，它是固化在网卡里面的。从理论上讲，除非盗来硬件即网卡，否则一般是不能被冒名顶替的。基于 MAC 地址的这种特点，因此局域网采用了用MAC地址来标识具体用户的方法 [6]。在具体的通信过程中，通过交换机内部的交换表把 MAC地址和 IP 地址一一对应。当有发送给本地局域网内一台主机的数据包时，交换机首先将数据包接收下来，然后把数据包中的 IP 地址按照交换表中的对应关系映射成 MAC地址，然后将数据包转发到对应的 MAC地址的主机上去。这样一来，即使某台主机盗用了这个 IP 地址，但由于此主机没有对应的 MAC地址，因此也不能收到数据包，发送过程和接收过程类似 [6]。所以，无论是局域网，还是广域网中的计算机之间进行通信时，最终都表现为将数据包从某种形式的链路上的一个初始节点出发，从一个节点传递到另一个节点，最终传送到目的节点。数据包在这些节点之间的传递都是由 ARP（Address Resolution Protocol：地址解析协议）负责将IP地址映射到 MAC地址上来完成的 [6]。身份证就是用来证明一个人的身份。平日身份证的作用并不是很大，但是到了有的关键时刻，必须有身份证来说明一个人的一切。那么，IP地址与MAC地址绑定，就如同在日常生活中一个人与身份证的关系。因为，IP地址可以随意的，但MAC地址是唯一说明IP地址身份的。例如，为防止IP地址被盗用，通常交换机的端口绑定（端口的MAC表使用静态表项），可以在每个交换机端口只连接一台主机的情况下防止修改MAC地址的盗用，如果是三层设备还可以提供交换机端口、IP地址和MAC地址三者的绑定 [7]。获取方法播报编辑在命令提示符下输入命令“ipconfig /all”回车之后就会显示当前计算机的一些网络信息，其中“Physical Address”字样的这一项就是当前计算机中网卡的 MAC地址。当然，如果计算机中安装有多个网卡，则会有多个“Physical Address”字样 [6]。与IP地址区别播报编辑IP地址和MAC地址相同点是它们都唯一，不同的特点主要有：1.对于网络上的某一设备，如一台计算机或一台路由器，其IP地址是基于网络拓扑设计出的，同一台设备或计算机上，改动IP地址是很容易的（但必须唯一），而MAC则是生产厂商烧录好的，一般不能改动。我们可以根据需要给一台主机指定任意的IP地址，如我们可以给局域网上的某台计算机分配IP地址为192.168.0.112 ，也可以将它改成192.168.0.200。而任一网络设备（如网卡，路由器）一旦生产出来以后，其MAC地址不可由本地连接内的配置进行修改。如果一个计算机的网卡坏了，在更换网卡之后，该计算机的MAC地址就变了 [5]。2.长度不同。IP地址为32位，MAC地址为48位 [5]。3.分配依据不同。IP地址的分配是基于网络拓扑，MAC地址的分配是基于制造商 [8]。4.寻址协议层不同。IP地址应用于OSI第三层，即网络层，而MAC地址应用在OSI第二层，即数据链路层。数据链路层协议可以使数据从一个节点传递到相同链路的另一个节点上（通过MAC地址），而网络层协议使数据可以从一个网络传递到另一个网络上（ARP根据目的IP地址，找到中间节点的MAC地址，通过中间节点传送，从而最终到达目的网络） [1]。新手上路成长任务编辑入门编辑规则本人编辑我有疑问内容质疑在线客服官方贴吧意见反馈投诉建议举报不良信息未通过词条申诉投诉侵权信息封禁查询与解封©2024 Baidu 使用百度前必读 | 百科协议 | 隐私政策 | 百度百科合作平台 | 京ICP证030173号京公网安备110000020000

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在 Mac 上更改“以太网”设置在 Mac 上，使用以太网设置来设置和管理以太网连接。若要更改这些设置，请选取苹果菜单 >“系统设置”，点按边栏中的“网络” ，然后选择右侧的一种以太网服务。（你可能需要向下滚动。）为我打开“网络”设置选项描述[服务名称]网络服务的名称和连接状态指示器。如果服务已连接，则其当前设置会列在该服务的名称下方。详细信息更改网络服务的设置。请参阅下方的以太网“详细信息”设置。删除服务移除网络服务。停用停用网络服务。以太网“详细信息”设置点按“详细信息”以更改以下设置。选项描述名称网络服务的名称。若要更改名称，请选择名称，然后输入新的名称。限制 IP 地址跟踪在“邮件”和 Safari 浏览器中对已知跟踪器隐藏你的 IP 地址。如果你订阅了 iCloud+ 并在 iCloud 设置中打开了“专用代理”，当你取消选择此选项时，该功能会关闭。请参阅使用 iCloud 专用代理。TCP/IP配置 IPv4 和 IPv6，或者续租 DHCP。请参阅更改 TCP/IP 设置。DNS配置 DNS 服务器和搜索域。请参阅更改 DNS 设置。WINS配置 Windows 互联网名称服务 (WINS) 设置。请参阅更改 WINS 设置。802.1X接入受 802.1X 保护的网络、查看 802.1X 描述文件设置以及启用自动连接。请参阅更改 802.1X 设置。代理配置互联网代理。请参阅更改代理设置。硬件配置硬件设置和查看硬件 MAC 地址。请参阅更改硬件设置。另请参阅在 Mac 上设置网络服务Apple 支持文章：针对特定网站、网络或系统设置管理 iCloud 专用代理

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如何将以太网连接到Mac和PC [工作]

撰稿克洛伊·特纳（Chloe Turner）

最后更新：一月12，2024

技术写作专家，负责创建各种类型的文章，从Mac的评论到how-to文章。

使用本地网络，您可以通过高速连接共享大量数据，只需将它们拉入或放入共享文件夹即可。一个以太网(EtherNet) 网络开辟了最快和最简单的连接。许多 Mac 没有以太网端口，但具有 USB 或 Thunderbolt 端口，甚至两者都有。购买 Belkin USB-C 转千兆以太网适配器或 Apple Thunderbolt 转千兆以太网适配器。如果要连接到路由器，请使用以太网电缆（也称为 CAT 5 电缆和 RJ-45 电缆）。

让我们来学习如何将以太网连接到Mac 在这篇文章中。

内容：第 1 部分。使用或不使用以太网将 Mac 连接到互联网第 2 部分。如何通过以太网同时同步 PC 和 Mac第3部分。以太网的替代方案第4部分。

第 1 部分。使用或不使用以太网将 Mac 连接到互联网

将Mac连接到有线以太网Internet连接

如何将以太网连接到 Mac？以太网是否会自动连接 Mac？如前所述，某些旧版本的Mac集成了以太网端口，而新型机型则需要Thunderbolt到以太网和USB到以太网适配器。将以太网电缆连接到便携式计算机后，将另一端与调制解调器或路由器配对。在大多数情况下，您将自动连接。否则，请按照下列步骤操作：

单击苹果菜单并选择系统偏好设置>网络.

选择以太网连接左侧菜单中的“选项”，请记住它可能有一个名称，该名称源自配对的适配器。

点击配置IPv4 提示菜单，然后选择ISP建议的配置类型。

转到高级，单击DNS。下一个，添加您的DNS服务器使用+按钮。填写ISP的DNS服务器的IP地址。

点击使用激活配置。

如何在没有以太网端口的情况下进行硬线连接

您可以在没有路由器的情况下建立连接，以增强可靠性，稳定性和一致性。无论有没有Wi-Fi和以太网，它都像闪电般奔跑。

连接苹果以太网适配器通过USB或Thunderbolt端口。

接下来，将以太网电缆作为Internet来源放置在Internet连接部分中，将Mac以太网适配器放置在另一部分中。

现在，前往Apple菜单并点击系统偏好设定.

在“系统偏好设置”下，单击“网络”。

消息应弹出“检测到新接口”。单击确定。

单击“应用”以命令此设置，并记住网络连接。

要增强网络的安全性，请单击 Thunderbolt以太网接口>高级.

现在，您可以修改不同的设置，例如自动或手动连接，速度以及一系列其他参数。

第 2 部分。如何通过以太网同时同步 PC 和 Mac

在您了解如何将以太网连接到 Mac 以同时同步 PC 和 Mac 之前，您应该了解一些有关以太网的知识。借助以太网，您无需路由器即可在 Mac 和 PC 之间建立快速而简单的连接。高速连接可以达到 10Gbps。平台的操作系统允许通过以太网传输，并且对与商标系统配对没有限制。

将以太网电缆的一端插入PC，另一端插入Mac。在两台机器上切换。

将光标指向 Windows 开始菜单的右上角，向下移动光标并单击“设置”。单击模拟插入计算机的电缆的“网络”符号。

右键点击以太网，然后点击“打开共享”，然后点击“是的，打开共享并连接到设备“。

右键单击开始屏幕的背景以弹出任务栏，然后点击“所有应用程序”。右键单击“计算机”，然后选择“属性” 在下拉菜单下。从Mac配对PC时，记下工作组标题和计算机名称以供参考。

嗨，Mac Dock 中的“Finder”图标。在 Finder 窗口下，单击“前往”、“连接到服务器”和“浏览”。在可用的连接下选择PC的标题，然后单击“连接为”。出现提示后，填写工作组标题，密码和用户名。

点按“在我的钥匙串中记住此密码”，以便以后无故障连接。

提示：

调用Windows文件资源管理器下的“共享”选项卡，以在同步的计算机之间交换文件或文件夹。选择要发送的文件或文件夹，然后在“共享对象”区域下单击“共享”选项卡以及工作组名称。

第3部分。以太网的替代方案

既然您知道如何将以太网连接到 Mac，我们将向您展示一些以太网的替代方案。当过多的 Wi-Fi 网络争夺一个频谱时，通过网络进行大量流传输是一项令人兴奋的冒险。在 Mac 世界中，以太网网络听起来像是一个过去的时代。您可以采用先进的技术来无缝互连。

电力线/ MoCA适配器

电力线或MoCA适配器使用OFDM传输数据。它们路由或调制Wi-Fi网络之类的信号。它们解决了诸如噪音和干扰之类的挑战。通过将多台计算机互连在一起，可以提供更好的灵活性。

两者都比Wi-Fi网络更快，并且比传统的以太网电缆更容易设置，因此轻而易举。

波尔

远程供电以太网（PoLRE）提供了一种简便有效的替代方案，可为远离路由器的设备创建数据传输路径，以接收稳定的Wi-Fi信号。 PoLRE使用电话设计的非屏蔽双绞线布线，以当前的基础设施在家中传输数据信号。

Mac提示：如何提高以太网连接速度

您的互联网可能健康状况良好，但是Mac破烂会导致性能下降。

值得庆幸的是，我们拥有一个专有应用程序，可以使您的Mac性能提高一个等级。

iMyMac PowerMyMac 带有经过微调的 RAW 和智能算法，可识别垃圾或不需要的应用程序及其踪迹。它会清除所有罪魁祸首，例如系统或照片垃圾、邮件附件、iTunes 杂乱无章和其他数字碎片，删除 Mac 上的可清除空间. 此外，它有助于在 Mac 上加速互联网其强大的功能。优化您的Mac，看看是否可以加速。 PowerMyMac集成了许多工具，可将Mac恢复到惊人的速度。

立即免费试用！第4部分。

如本指南的严格说明所示，将计算机连接到有线或无线路由器是很容易的事情。早期的Mac版本集成了以太网端口，但大多数使用Thunderbolt或USB到以太网适配器。设置完所有内容后，您应该会自动上线。

本文向您展示了如何将以太网连接到 Mac。记住不要与不稳定或缓慢的连接搏斗；在下方向我们提出任何问题，让您的在线体验更快、更可靠、更安全。

业内优秀的

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费德里科·卡塞拉2020-06-19 20:28:29

霍拉，天国无罪。发行后的“ Parte 1”配置了适用于以太网-USB的Mac。没有logréconectarme。 Sin Saberlo，BorréEl Link de laConexiónAutomáticaQuéHabíaFormado CuandoConectéel USB a la Mac。 USB La Mac no reconoce的连接器。 Se puede solucionar？毛cha

iMyMac2020-06-20 02:59:50

Hola En el conocido foro Quora，hicimos preguntas que ha encontrado，y algunos profesionales han dado soluciones，请咨询el enlace：https://www.quora.com/Unciously-I-deleted-the-link-that-was-automatically-当我将USB连接到Mac时，当我重新连接USB的Mac无法识别它应该怎么做时

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在 Mac 上使用千兆位以太网如果你的 Mac 支持，则可以使用千兆位以太网，它要求使用特殊的千兆位以太网线缆。如果没有千兆位以太网线缆，你可以调整电脑的以太网速度，从而继续接入千兆位以太网。【注】更改网络设置会影响电脑与网络的交互方式。除非网络管理员向你提供了特定设置，否则请使用自动设置。输入错误的设置会影响网络性能。在 Mac 上，选取苹果菜单 >“系统设置”，然后点按边栏中的“网络” 。（你可能需要向下滚动。）为我打开“网络”设置点按右侧的以太网服务，然后点按“详细信息”。点按“硬件”。点按“配置”弹出式菜单，然后从弹出式菜单中选取“手动”。点按“速度”弹出式菜单，然后从弹出式菜单中选取一种速度。你还可以调整双工和最大传输单元 (MTU) 设置。与你的网络管理员核实特定于网络的设置。另请参阅关于 Mac 上的 10 Gb 以太网端口在 Mac 上更改“硬件”设置

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结构从硬件的角度看，以太网接口电路主要由 MAC（Media Access Control，MAC）控制器和物理层接口 PHY（Physical Layer，PHY）两大部分构成。如下图所示：

MAC_PHY

但是，在实际的设计中，以上三部分并不一定是独立分开的。由于，PHY 整合了大量模拟硬件，而 MAC 则是典型的全数字器件。考虑到芯片面积及模拟/数字混合架构的原因，通常，将 MAC 集成进微控制器而将 PHY 留在片外。更灵活、密度更高的芯片技术已经可以实现 MAC 和 PHY 的单芯片整合。总的来说，可分为下列几种类型：CPU 集成 MAC 与 PHY，目前来说并不多见。

MAC_PHY_1CPU 集成 MAC，PHY 采用独立芯片，这种比较常见。

MAC_PHY_2CPU 不集成 MAC 与 PHY，MAC 与 PHY 采用集成芯片（形成一个独立的网卡），这种也比较常见。

MAC_PHY_3 MAC 及 PHY 工作在 OSI 七层模型的数据链路层和物理层。具体如下

MAC_PHY_OSI

IEEE802.3 标准文档下载地址：https://ieeexplore.ieee.org/browse/standards/get-program/page/。它分为很多个 section。标准文档贼长，没有全部看过，大概第一部分是 10Mb/s 以太网（其中有关于 MAC 的规范），第二部分是 100BASE-T 100Mb/s 基带网络介绍，第三部分是 1000 Mb/s 基带网络介绍，第四部分是 10 Gb/s 基带网络介绍。但是，并不是说每部分都是独立的。

IEEE802.3什么是 MAC MAC（Media Access Control，MAC）即媒体访问控制。该部分有两个概念：MAC 可以指的是一个硬件控制器，也可以指 MAC 通信协议。该协议位于 OSI 七层协议中数据链路层的下半部分，主要负责控制与连接物理层的物理介质。MAC 硬件大约就是下面的样子了：

MAC

在发送数据的时候，MAC 协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层；在接收数据的时候，MAC 协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至 LLC（逻辑链路控制）层。该层协议是以太网 MAC，由 IEEE-802. 3 以太网标准定义。最新的 MAC 同时支持 10Mbps 和100Mbps 两种速率。以太网数据链路层其实包含 MAC（介质访问控制）子层和 LLC（逻辑链路控制）子层。一块以太网卡 MAC 芯片的作用不但要实现 MAC 子层和 LLC 子层的功能，还要提供符合规范的 PCI 界面以实现和主机的数据交换。 MAC 从 PCI 总线收到 IP 数据包或者其他网络层协议的数据包后，将之拆分并重新打包成最大 1518Byte、最小 64Byte 的帧。这个帧里面包括了目标 MAC 地址、自己的源 MAC 地址和数据包里面的协议类型（比如IP数据包的类型用 80 表示），最后还有一个DWORD（4Byte）的 CRC 码。可是目标的 MAC 地址是哪里来的呢？这牵扯到一个 ARP 协议（介乎于网络层和数据链路层的一个协议）。第一次传送某个目的 IP 地址的数据的时候，先会发出一个 ARP 包，其 MAC 的目标地址是广播地址，里面说到：“谁是 xxx.xxx.xxx.xxx 这个 IP 地址的主人？”因为是广播包，所有这个局域网的主机都收到了这个 ARP 请求。收到请求的主机将这个 IP 地址和自己的相比较，如果不相同就不予理会，如果相同就发出 ARP 响应包。这个 IP 地址的主机收到这个 ARP 请求包后回复的 ARP 响应里说到：“我是这个 IP 地址的主人”。这个包里面就包括了他的 MAC 地址。以后的给这个IP地址的帧的目标 MAC 地址就被确定了。（其它的协议如 IPX/SPX 也有相应的协议完成这些操作） IP 地址和 MAC 地址之间的关联关系保存在主机系统里面，叫做 ARP 表。由驱动程序和操作系统完成。在 Windows 及 Linux 里面可以用 arp -a 的命令查看 ARP 表。

在这里插入图片描述

收到数据帧的时候也是一样，做完 CRC 校验以后，如果没有 CRC 效验错误，就把帧头去掉，把数据包拿出来通过标准的接口传递给驱动和上层的协议栈。最终正确的达到我们的应用程序。什么是 MII MII（Media Independent Interface）即媒体独立接口，MII 接口是 MAC 与 PHY 连接的标准接口。它是 IEEE-802.3 定义的以太网行业标准。MII 接口提供了 MAC 与 PHY 之间、PHY 与 STA（Station Management）之间的互联技术，该接口支持 10Mb/s 与 100Mb/s 的数据传输速率，数据传输的位宽为 4 位。“媒体独立” 表明在不对 MAC 硬件重新设计或替换的情况下，任何类型的 PHY 设备都可以正常工作。802.3 协议最多支持 32 个 PHY，但有一定的限制：要符合协议要求的 connector 特性。MII 接口如下图所示：

MII

提到 MII，就有可能涉及到 RS，PLS，STA 等名词术语，下面讲一下他们之间对应的关系。所谓 RS 即 Reconciliation sublayer，它的主要功能主要是提供一种 MII 和 MAC/PLS 之间的信号映射机制。它们（RS与MII）之间的关系如下图：

RS_MII

MII 的 Management Interface 是与 STA（Station Management）相连的。关于本节，具体可参考 IEEE 以太网标准 802.3 的 22.3 Signal timing characteristics 节，其中包含时钟信号等更详细内容。

MII 接口主要包括四个部分。一是从 MAC 层到 PHY 层的发送数据接口，二是从 PHY 层到 MAC 层的接收数据接口，三是从PHY 层到 MAC 层的状态指示信号，四是 MAC 层和 PHY 层之间传送控制和状态信息的 MDIO 接口。

MII_MAC_PHY

MII 包括一个数据接口，以及一个 MAC 和 PHY 之间的管理接口：数据接口：包括分别用于发送器和接收器的两条独立信道。每条信道都有自己的数据、时钟和控制信号。MII 数据接口总共需要 16 个信号，包括TX_ER（transmit coding error）： TX_ER 同步于 TX_CLK，在数据传输过程中，如果 TX_ER 有效超过一个时钟周期，并且此时TX_EN 是有效的，则数据通道中传输的数据是无效的，没用的。注：当 TX_ER 有效并不影响工作在 10Mb/s 的 PHY 或者 TX_EN 无效时的数据传输。在 MII 接口的连线中，如果 TX_ER 信号线没有用到，必须将它下拉接地。TXD<3:0>（transmit data）： TXD 由 RS 驱动，同步于 TX_CLK，在 TX_CLK 的时钟周期内，并且TX_EN 有效，TXD 上的数据被 PHY 接收，否则 TXD 的数据对 PHY 没有任何影响。TX_EN：发送使能。TX_EN 由 Reconciliation 子层根据 TX_CLK 上升沿同步进行转换。TX_CLK（transmit clock）： TX_CLK (Transmit Clock) 是一个连续的时钟信号（即系统启动，该信号就一直存在），它是 TX_EN、TXD、TX_ER（信号方向为从 RS 到 PHY）的参考时钟，TX_CLK 由 PHY 驱动 TX_CLK 的时钟频率是数据传输速率的 25%，偏差 ±100ppm。例如，100Mb/s 模式下，TX_CLK 时钟频率为 25MHz，占空比在 35% 至 65% 之间。COL（collision detected）： COL 不需要同步于参考时钟。The behavior of the COL signal is unspecified when the duplex mode bit0.8 inthe control register is set to a logic one（自动协商禁止，人工设为全双工模式）, or when the Auto-Negotiation process selects a full duplex mode of operation。即半双工模式信号有效，全双工模式信号无效。RXD<3:0>（receive data）： RXD由RS驱动，同步于 RX_CLK，在 RX_CLK 的时钟周期内，并且 RX_DV 有效，RXD 上的数据被RS 接收，否则 RXD 的数据对 RS 没有任何影响。While RX_DV is de-asserted, the PHY may provide a False Carrier indication by asserting the RX_ER signal while driving the value <1110> onto RXD<3:0>。RX_ER（receive error）： RX_ER 同步于 RX_CLK，其在 RX 通道中的作用类似于 TX_ER 对于 TX 通道数据传输的影响。RX_CLK：它与 TX_CLK 具有相同的要求，所不同的是它是 RX_DV、RXD、RX_ER（信号方向是从 PHY 到 RS）的参考时钟。RX_CLK 同样是由 PHY 驱动，PHY 可能从接收到的数据中提取时钟 RX_CLK，也有可能从一个名义上的参考时钟(e.g., the TX_CLK reference)来驱动RX_CLK。CRS（carrier sense）： CRS 不需要同步于参考时钟，只要通道存在发送或者接收过程，CRS 就需要有效。The behavior of the CRS signal is unspecified when the duplex mode bit0.8 inthe control register is set to a logic one(自动协商禁止，人工设为全双工模式), or when the Auto-Negotiation process selects a full duplex mode of operation，即半双工模式信号有效，全双工模式信号无效。RX_DV（Receive Data Valid）： RXD_DV 同步于 RX_CLK，被 PHY 驱动，它的作用如同于发送通道中的 TX_EN，不同的是在时序上稍有一点差别：为了让数据能够成功被RS接收，要求RXD_DV有效的时间必须覆盖整个 FRAME 的过程，即starting no later than the Start Frame Delimiter (SFD) and excluding any End-of-Frame delimiter。

MII以4位半字节方式传送数据双向传输，时钟速率25MHz。其工作速率可达100Mb/s。MII 管理接口：是个双信号接口，通过管理接口，MAC 就能监视和控制 PHY。其管理是使用 SMI(Serial Management Interface) 总线通过读写 PHY 的寄存器来完成的。一个是时钟信号（***MDC (management data clock)***）。另一个是数据信号（***MDIO (management data input/output)***）。MDC：由站管理实体向 PHY 提供，作为在 MDIO 信号上传送信息的定时参考。 MDC 是一种非周期性的信号，没有最高或最低时间。无论 TX_CLK 和 RX_CLK 的标称周期如何，MDC 的最小高低时间应为 160 ns，MDC 的最小周期为 400 ns。MDIO：是 PHY 和 STA 之间的双向信号。它用于在 PHY 和 STA 之间传输控制信息和状态。控制信息由 STA 同步地针对 MDC 驱动并且由 PHY 同步地采样。状态信息由 PHY 针对 MDC 同步驱动并由 STA 同步采样。 PHY 里面的部分寄存器是 IEEE 定义的，这样PHY把自己的目前的状态反映到寄存器里面，MAC 通过 SMI 总线不断的读取PHY 的状态寄存器以得知目前 PHY 的状态。例如连接速度、双工的能力等。当然也可以通过 SMI 设置 PHY的寄存器达到控制的目的。例如流控的打开关闭、自协商模式还是强制模式等。不论是物理连接的MII总线和 SMI 总线还是 PHY 的状态寄存器和控制寄存器都是由IEEE的规范的。因此不同公司的 MAC 和 PHY 一样可以协调工作。当然为了配合不同公司的 PHY 的自己特有的一些功能，驱动需要做相应的修改。 MII 支持 10Mbps 和 100Mbps 的操作，一个接口由 14 根线组成，它的支持还是比较灵活的。但是有一个缺点是因为它一个端口用的信号线太多，如果一个 8 端口的交换机要用到 112 根线，16 端口就要用到 224 根线，到 32 端口的话就要用到 448 根线。一般按照这个接口做交换机是不太现实的。所以现代的交换机的制作都会用到其它的一些从 MII 简化出来的标准，比如 RMII、SMII、GMII等。RMII(Reduced Media Independant Interface) 简化媒体独立接口是标准的以太网接口之一，比 MII 有更少的 I/O 传输。RMII 口是用两根线来传输数据的，MII 口是用 4 根线来传输数据的，GMII 是用 8 根线来传输数据的。MII/RMII 只是一种接口，对于10Mbps 线速，MII 的时钟速率是 2.5MHz 就可以了，RMII 则需要 5MHz；对于 100Mbps 线速，MII 需要的时钟速率是 25MHz，RMII 则是 50MHz。

MII/RMII 用于传输以太网包，在 MII/RMII 接口是4/2bit的，在以太网的PHY里需要做串并转换，编解码等才能在双绞线和光纤上进行传输，其帧格式遵循IEEE 802.3(10M)/IEEE 802.3u(100M)/IEEE 802.1q(VLAN)。以太网帧的格式为：前导符+开始位+目的mac地址+源mac地址+类型/长度+数据+padding(optional)+32bitCRC。如果有vlan,则要在类型/长度后面加上2个字节的vlan tag，其中12bit来表示vlan id,另外4bit表示数据的优先级！GMII(Gigabit MII) GMII是千兆网的MII接口，这个也有相应的RGMII接口，表示简化了的GMII接口。

GMII采用8位接口数据，工作时钟125MHz，因此传输速率可达1000Mbps。同时兼容MII所规定的10/100 Mbps工作方式。GMII接口数据结构符合IEEE以太网标准，该接口定义见IEEE 802.3-2000。发送器：在千兆速率下，向PHY提供GTXCLK信号、TXD、TXEN、TXER信号与此时钟信号同步。否则在10/100Mbps速率下，PHY提供TXCLK时钟信号，其它信号与此信号同步。其工作频率为25MHz(100M网络)或2.5MHz(10M网络)。GTXCLK——吉比特TX…信号的时钟信号(125MHz)TXCLK——10/100Mbps信号时钟TXD[7…0]——被发送数据TXEN——发送器使能信号TXER——发送器错误(用于破坏一个数据包)接收器：RXCLK——接收时钟信号(从收到的数据中提取,因此与GTXCLK无关联)RXD[7…0]——接收数据RXDV——接收数据有效指示RXER——接收数据出错指示COL——冲突检测(仅用于半双工状态)管理配置：管理配置接口控制PHY的特性。该接口有32个寄存器地址，每个地址16位。其中前16个已经在“IEEE 802.3,2000-22.2.4 Management Functions”中规定了用途,其余的则由各器件自己指定。MDC——配置接口时钟MDIO——配置接口I/O什么是PHY PHY（Physical Layer，PHY）是 IEEE802.3 中定义的一个标准模块，STA（station management entity，管理实体，一般为MAC 或 CPU）通过 SMI（Serial Manage Interface）对 PHY 的行为、状态进行管理和控制，而具体管理和控制动作是通过读写 PHY 内部的寄存器实现的。一个 PHY 的基本结构如下图：

PHY

PHY 是物理接口收发器，它实现 OSI 模型的物理层。IEEE-802.3 标准定义了以太网 PHY。包括 MII/GMII (介质独立接口) 子层、PCS(物理编码子层)、PMA(物理介质附加)子层、PMD(物理介质相关)子层、MDI子层。它符合 IEEE-802.3k 中用于 10BaseT(第14条) 和 100BaseTX(第24条和第25条) 的规范。 PHY 寄存器在 IEEE802.3 标准的 22.2.4 Management functions 节有介绍，但不涉及所有的寄存器，个别寄存器需要到其它章节中看，当然，文档里面也提到该在哪里找到哪个寄存器。

PHY寄存器 PHY 寄存器的地址空间为 5 位，从 0 到 31 最多可以定义 32 个寄存器（随着芯片功能不断增加，很多 PHY 芯片采用分页技术来扩展地址空间以定义更多的寄存器），IEEE802.3 定义了地址为 0-15 这 16 个寄存器的功能，地址16 – 31的寄存器留给芯片制造商自由定义，如下表所示。

PHY_REG （1）官方介绍请参考 IEEE802.3 标准的 22.2.4 Management functions 节。

（2）上图的 B 和 E 表示了，在特定接口下，寄存器是基本的还是扩展的。例如：MII 接口下只有 0 和 1 寄存器是基本的，其它的是扩展的。注意：所为扩展是指留给 IEEE 以后的扩展特性用，不是给 PHY 厂商的扩展，PHY 厂商自定义的只能是 16~31 号寄存器

（3）在 IEEE 标准文档及某些 PHY 手册中，某寄存器的比特(bit)用 X.y 表示，如 0.15 表示第 0 寄存器的第 15 位。

Control Register (Register 0) 寄存器 0 是 PHY 控制寄存器，通过 Control Register 可以对 PHY 的主要工作状态进行设置。应该保证控制寄存器每个位的默认值，以便在没有管理干预的情况下，上电或复位时 PHY 的初始状态为正常操作状态。Control Register 的每一位完成的功能见下。

PHY_CTRL_REG Reset：通过将位 0.15 设置为逻辑 1 来完成复位 PHY。该操作应将状态和控制寄存器设置为其默认状态。因此，此操作可能会改变PHY 的内部状态以及与 PHY 关联的物理链路的状态。复位过程中 Bit15 保持为 1，复位完成之后该位应该自动清零。在复位过程完成之前，PHY 不需要接受对控制寄存器的写入操作，并且在复位过程完成之前写入 0.15 以外的控制寄存器位可能不起作用。复位过程应在0.15 位设置的 0.5 s 内完成。

（1）一般要改变端口的工作模式（如速率、双工、流控或协商信息等）时，在设置完相应位置的寄存器之后，需要通过 Reset 位复位 PHY 来使配置生效。

（2）该比特位的默认值为 0。

Loopback：当位 0.14 被设置为逻辑 1 时，PHY 应置于环回操作模式。当位 0.14 置位时，PHY 接收电路应与网络介质隔离，并且MII 或 GMII 处的 TX_EN 断言不应导致网络介质上的数据传输。当位 0.14 置位时，PHY 应接受来自 MII 或 GMII 发送数据路径的数据，并将其返回给 MII 或 GMII 接收数据路径，以响应TX_EN 的断言。当位 0.14 置位时，从断言 TX_EN 到断言 RX_DV 的延迟应小于 512 BT。当位 0.14 置位时，除非设置了位 0.7，否则 COL 信号应始终保持无效。清 0.14 位为零允许正常操作。

Loopback 是一个调试以及故障诊断中常用的功能，Bit14 置 1 之后，PHY 和外部 MDI 的连接在逻辑上将被断开，从 MAC 经过 MII/GMII（也可能是其他的 MAC/PHY 接口）发送过来的数据将不会被发送到 MDI 上，而是在 PHY 内部（一般在 PCS）回环到本端口的 MII/GMII 接收通道上，通过 Loopback 功能可以检查 MII/GMII 以及PHY接口部分是否工作正常，对于端口不通的情况可用于故障定位。

（1）需要注意的是，很多时候 PHY 设置 Loopback 后端口可能就 Link down 了，MAC 无法向该端口发帧，这时就需要通过设置端口Force Link up 才能使用 Loopback 功能。

（2）该比特位的默认值为 0。

Speed Selection： Bit13 和 Bit6 两位联合实现对端口的速率控制功能。链接速度可以通过自动协商过程或手动速度选择来选择。通过将位0.12清零来禁用自动协商时，允许手动速度选择。

当禁用自动协商并将位0.6清除为逻辑0时，将位0.13设置为逻辑1将PHY配置为100 Mb / s操作，并将位0.13清除为逻辑0将PHY配置为10 Mb / s操作。当禁用自动协商并将位0.6设置为逻辑1时，将位0.13清零为逻辑0会选择1000 Mb / s的操作。将位0.6和0.13设置为逻辑1的组合保留用于未来的标准化。当使能自动协商时，可以读取或写入位0.6和0.13，但位0.6和位0.13的状态对链路配置没有影响，位0.6和位0.13不需要反映当它被读取时链接。如果 PHY 通过比特 1.15：9 和比特 15.15：12 报告它不能工作在所有速度时，则比特0.6和0.13的值应该与PHY可以操作的速度相对应。并且任何试图将该位设置为无效的操作均将被忽略。（1）对Speed Selection的修改设置，往往需要复位端口才能配置生效。因此在设置该位置的时候需要检查自动协商的设置并通过Bit15复位端口。

（2）位0.6和0.13的默认值是根据位1.15：9和15.15：12所指示的PHY可以操作的***最高数据速率***的编码组合。

Auto-Negotiation Enable：自动协商过程应通过将位0.12设置为逻辑1来启用。如果位0.12设置为逻辑1，则位0.13、0.8和0.6不应对链路配置和除了自动协商协议规定之外的站操作产生影响。如果将位0.12清零为逻辑0，则无论链路配置和自动协商过程的先前状态如何，位0.13、0.8和0.6都将确定链路配置。

如果PHY通过位1.3报告它缺乏执行自动协商的能力，则PHY应在位0.12返回零值。如果PHY通过位1.3报告它缺乏执行自动协商的能力，则位0.12应该始终写为0，并且任何尝试将1写入位0.12都应该被忽略。

必须注意的是，对于1000BASE-T接口,自动协商必须打开。

Power Down：通过将位0.11设置为逻辑1，可以将PHY置于低功耗状态。清0.11位为零允许正常操作。 PHY在掉电状态下的具体行为是特定实现的。处于掉电状态时，PHY应响应管理事务。在转换到掉电状态期间和处于掉电状态期间，PHY不应在MII或GMII上产生寄生信号。

当位0.11或位0.10被设置为逻辑1时，PHY不需要满足RX_CLK和TX_CLK信号功能要求。在位0.11和0.10清零后，PHY应在0.5 s内满足22.2.2中定义的RX_CLK和TX_CLK信号功能要求。

（1）Power Down模式一般在软件shut down端口的时候使用，需要注意的是端口从Power Down模式恢复，需要复位端口以保证端口可靠的连接。

（2）该位的默认值为 0。

Isolate：通过将位0.10设置为逻辑1，PHY可能被迫将其数据路径与MII或GMII电隔离。清零位0.10允许正常操作。当PHY与MII或GMII隔离时，它不会响应TXD数据包和TX_EN，TX_ER、GTX_CLK的输入。并且它的TX_CLK，RX_CLK，RX_DV，RX_ER，RXD数据包、COL和CRS输出均应为高阻态。当PHY与MII或GMII隔离时，它将响应管理事务（MDC/MDIO接口的信号）。

（1）IEEE802.3没有对Isolate 时MDI接口的状态进行规范，此时MDI端可能还在正常运行。Isolate在实际应用中并没有用到。

（2）由于目前很多百兆的PHY芯片其MAC接口主流的都是SMII/S3MII，8个端口的接口是相互关联的，一个端口设置Isolate可能会影响其他端口的正常使用，因此在使用中注意不要随意更改bit10的状态。

Restart Auto-Negotiation：如果PHY通过位1.3报告它缺乏执行自动协商的能力，或者如果自动协商被禁用，则PHY应在位0.9返回零值。如果PHY通过位1.3报告它缺乏执行自动协商的能力，或者如果禁用了自动协商，则应将位0.9始终写为0，并且任何尝试将1写入位0.9应被忽略。

Bit9置1将重新启动端口的自动协商进程，当然前提是Auto-Negotiation Enable是使能的。

一般在修改端口的自动协商能力信息之后通过Bit9置1重新启动自动协商来使端口按照新的配置建立link。

Duplex Mode：可以通过自动协商过程或手动双面选择来选择双工模式。通过将位0.12清零来禁用自动协商时，允许手动双面选择。

当禁用自动协商时，将位0.8设置为逻辑1将PHY配置为全双工操作，并将位0.8清零以将逻辑0配置为用于半双工操作的PHY。当启用自动协商时，可以读取或写入位0.8，但位0.8的状态对链路配置没有影响。如果PHY通过位1.15：9和15.15：12报告它只能在一个双工模式下工作，则位0.8的值应该与PHY可以工作的模式相对应，并且任何尝试改变将该位0.8修改为无效指的操作应被忽略。对Duplex Mode的修改配置也需要复位端口才能生效。

Collision Test：冲突信号（COL）测试开关。在需要对COL信号进行测试时，可以通过Bit7置1，这时PHY将输出一个COL脉冲以供测试。实际测试操作中也可以将端口配置为半双工状态，通过发帧冲突来测试COL信号，因此该配置实用价值不大。Unidirectional enable：如果PHY通过比特1.7报告它不具备编码和传输来自媒体独立接口的数据的能力，而不管PHY是否确定已建立有效链路，则PHY应在比特0.5中返回零值，并且任何尝试写一个到位0.5应该被忽略。Status register 寄存器1是PHY状态寄存器，主要包含PHY的状态信息，大多数bit的值都是由芯片厂家确定的，每一个bit的功能在表3种已有详细说明。

PHY_STA_REG

寄存器中各位的详细说明如下：100BASE-T4 ability：当读为逻辑1时，位1.15指示PHY有能力使用100BASE-T4信令规范执行链路发送和接收。当读为逻辑0时，位1.15表示PHY缺乏使用100BASE-T4信令规范执行链路发送和接收的能力。100BASE-X full duplex ability：当读为逻辑1时，位1.14指示PHY有能力使用100BASE-X信令规范执行全双工链路传输和接收。当作为逻辑0读取时，bit1.14表示PHY缺乏使用100BASE-X信令规范执行全双工链路传输和接收的能力。100BASE-X half duplex ability：当读为逻辑1时，位1.13指示PHY有能力使用100BASE-X信令规范执行半双工链路传输和接收。当读为逻辑0时，位1.13指示PHY缺乏使用100BASE-X信令规范执行半双工链路传输和接收的能力。其他同类型的值意义基本与上面几个相同：指示PHY所具有的工作模式能力，不再一一说明。Unidirectional ability：当读为逻辑1时，位1.7指示PHY具有编码和传输来自媒体独立接口的数据的能力，而不管PHY是否确定已建立有效链路。当读为逻辑0时，位1.7指示PHY只有在PHY确定已建立有效链路时才能从媒体独立接口传输数据。MF preamble suppression ability：当读为逻辑1时，位1.6指示PHY能够接受管理帧，而不管它们是否在22.2.4.5.2中描述的前导码模式之前。当读为逻辑0时，位1.6指示PHY不能接受管理帧，除非它们之前是22.2.4.5.2中描述的前导码模式。Auto-Negotiation Complete：当读为逻辑1时，位1.5指示自动协商过程已完成，并且由自动协商协议（条款28或条款37）实施的扩展寄存器的内容是有效的。当读为逻辑0时，位1.5指示自动协商过程尚未完成，并且扩展寄存器的内容由自动协商协议的当前状态定义，或者为手动配置写入。如果自动协商通过清除位0.12禁用，则PHY应在位1.5返回零值。如果PHY缺乏执行自动协商的能力，它还应在位1.5返回零值。在调试以及异常故障处理时，可以通过该位寄存器的状态判断AN是否成功，从而进一步的检查AN相关的设置是否正确，或者芯片的AN功能是否正常等。

Remote Fault：当读为逻辑1时，位1.4表示检测到远程故障状态。故障类型以及故障检测的标准和方法是PHY特定的。远程故障位必须使用锁存功能来实现，以便发生远程故障将导致远程故障位置位，并保持置位状态直至被清除。每当通过管理接口读取寄存器1时，远程故障位应清零，并且还应通过PHY复位清零。

远端错误指示位。Bit4=1代表连接对端（Link Partner）出错，至于出错的具体类型以及错误检测机制在规范中并没有定义，由PHY的制造商自由发挥，一般的厂商都会在其他的寄存器（Register16-31由厂商自行定义）指示比较详细的错误类型。在与端口相关的故障查证中，Remote Fault是一个重要的指示信息，通过互联双方的Remote Fault信息（可能要加上其他的具体错误指示），可以帮助定位故障原因。Auto-Negotiation ability：当读为逻辑1时，位1.3指示PHY有能力执行自动协商。当读为逻辑0时，位1.3指示PHY缺乏执行自动协商的能力。Link Status：当读为逻辑1时，位1.2指示PHY已经确定已建立有效链路。当作为逻辑0读取时，位1.2指示该链接无效。确定链路有效性的标准是PHY特定的。链路状态位应该使用锁存功能来实现，以便发生链路故障情况将导致链路状态位清零并保持清零，直到通过管理接口读取。此状态指示旨在支持在30.5.1.1.4，aMediaAvailable中定义的管理属性。

实际应用中一般都是通过Bit2来判断端口的状态。而且，一般的MAC芯片也是通过轮询PHY的这个寄存器值来判断端口的Link状态的（这个过程可能有不同的名称，比如BCM叫做Link Scan，而Marvell叫做PHY Polling。）如前所述，在AN Enable的情况下，Link Status的信息只有在Auto-Negotiation Complete指示已经完成的情况下才是正确可靠的，否则有可能出错。Jabber Detect：当作为逻辑1读取时，位1.1指示已经检测到爆音条件。此状态指示旨在支持30.5.1.1.6中定义的管理属性，aJabber和30.5.1.3.1 nJabber中定义的MAU通知。检测Jabber条件的标准是PHY特定的。 Jabber检测位应该使用锁存功能来实现，以便发生Jabber条件将导致Jabber检测位置位，并保持置位状态直至被清除。每次通过管理接口读取寄存器1时，Jabber检测位应清零，并且还应通过PHY复位清零。

IEEE802.3对Jabber的解释是“A condition wherein a station transmits for a period of time longer than the maximum permissible packet length, usually due to a fault condition”。这一位指示的是Link Partner发送的时间超过了规定的最大长度。值得注意的是，Jabber Detect只有在10BASE-T模式下才有意义，100和1000M模式是没有定义Jabber这一功能的。PHY Identifier Register 寄存器2和3存放PHY芯片的型号代码，寄存器2(PHY ID1)为高16位，而寄存器3(PHY ID2)为低16位。由芯片制造商自行定义，实际应用中软件通过读取这两个寄存器的内容可以识别PHY的型号和版本。

PHY标识符应由由IEEE分配给PHY制造商的组织唯一标识符（OUI）的（只需要使用第3至第24位，共22位），加上6位制造商的型号以及4位制造商的修订版编号组成。 PHY标识符旨在提供足够的信息来支持30.1.2中所要求的oResourceTypeID对象。

OUI的第三位分配给位2.15，OUI的第四位分配给位2.14，依此类推。位2.0包含OUI的第十八位。位3.15包含OUI的第十九位，位3.10包含OUI的第二十四位。位3.9包含制造商型号的MSB。位3.4包含制造商型号的LSB。位3.3包含制造商版本号的MSB，位3.0包含制造商版本号的LSB。具体如下图所示：

PHY_ID_REGAuto-Negotiation Advertisement Register (Register 4) (R/W) 寄存器4是自动协商的能力通告寄存器，在AN Enable的前提下（见寄存器0），端口根据该寄存器的相关配置将自动协商信息通过FLP在MDI上进行通告。当AN配置为Disable状态的时候，寄存器4的配置将不起作用，端口的工作模式由控制寄存器中的配置决定。

该寄存器包含PHY的通告能力，它们将在自动协商期间传送给其链接伙伴。基本页的位定义在IEEE标准的28.2.1.2中定义。上电时，在自动协商开始之前，该寄存器应具有以下默认配置：Selector Field （4.4：0）：被设置为适当的代码，如IEEE标准的附件28A中所规定。Reserved（4.14）：被设置为逻辑0。Technology Ability Field（4.11：5）：根据MII状态寄存器（寄存器1）（1.15：11）中设置的值或等效值设置。另见28.2.1.2.3和附件28D。

PHY_REG_4Link codeword encoding（基本链路码字）在FLP Burst内传输的基本链路代码字（基本页面）应该传达如图28-7所示的编码。自动协商功能可以使用下一页功能支持其他页面。下一页交换中使用的链接代码字的编码在28.2.3.4中定义。在FLP Burst中，D0应该是第一个传输的位。

这里写图片描述Next Page function 下一页功能使用标准的自动协商仲裁机制来允许交换任意的数据。数据由可选的下一页信息携带，其遵循用于基本链接码字的传输和确认过程。定义了四种类型的下一页编码：消息页面，未格式化页面，扩展消息页面和扩展的未格式化页面。

关于该部分，具体见IEEE标准的28.2.3.4 Next Page function。

在IEEE标准中，Auto-Negotiation Advertisement Register中的各部分全部是在独立章节中进行介绍的。具体如下：Selector Field：选择器字段（S [4：0]）是一个5位宽的字段，编码32个可能的消息。链路码字中的选择器字段S [4：0]应用于识别自动协商发送的消息的类型。下表列出了可能发送的消息的类型。随着新消息的发展，该表格将相应更新。

Selector Field

未指定的组合保留供将来使用。不会传输选择器字段的预留组合。***我们所接触的以太网PHY遵从IEEE802.3规范，Selector Field=0001，该区域不可随意更改（很多PHY将此区域设计为只读寄存器，以免被修改）***。Technology Ability Field：技术能力字段（A [6：0]）是一个7位宽的字段，其中包含指示选择器字段值特定的支持技术的信息。这些位被映射到各个技术，以便能够针对单个选择器字段值并行通告能力。附录28B.2和附件28D描述了IEEE 802.3选择器的技术能力字段编码。链接代码字中可能会公布多种技术。设备应支持其宣传的技术的数据服务能力。

Technology Ability FieldExtended Next Page：扩展下一页（XNP）被编码在基本链路码字的位D12中。扩展下一页位指示本地设备在设置为逻辑1时支持扩展下一页的传输，并指示本地设备在设置为逻辑0时不支持扩展下一页。 Extended Next Page的使用与协商的数据速率，媒体或链接技术是正交的。扩展下一页位按照28.2.3.4中的扩展下一页功能规范使用。Next Page：无论选择器字段值还是链接码字编码，下一页（NP）都在D15位编码。支持附加链接码字编码的传输和接收是可选的。如果不支持Next Page功能，NP位应始终设置为逻辑0。如果设备实现下一页功能并希望进行下一页交换，则应将NP位设置为逻辑1。设备可以实现下一页功能，并通过将NP位设置为逻辑0来选择不参与下一页交换。下一页功能在28.2.3.4中定义。Remote Fault：远程故障（RF）编码在基本链路码字的位D13中。默认值是逻辑零。远程故障位为传输简单的故障信息提供了一种标准的传输机制。当自动协商通告寄存器（寄存器4）中的RF位设置为逻辑1时，发送的基本链路码字中的RF位被设置为逻辑1。当接收到的基本链路代码字中的RF位被设置为逻辑1时，如果存在MII管理功能，则MII状态寄存器（寄存器1）中的远程故障位将被设置为逻辑1。Auto-Negotiation Link Partner ability register (Register 5) (RO) 寄存器5保存的是本端PHY接收到的对端PHY所通告的端口能力，寄存器5的结构和寄存器4基本一致。Auto-Negotiation Expansion Register (Register 6) (RO) 寄存器6保存了PHY自动协商过程的异常信息。从这个寄存其中我们可以获取到Link Partner子否支持自动协商以及自动协商下一页有没有收到的信息。

Auto-Negotiation Expansion RegisterAuto-Negotiation Next Page transmit register (Register 7) (R/W) 自动协商下一页发送寄存器包含在支持下一页功能时要发送的下一页链接码字。（见表28-6）内容在28.2.3.4中定义。上电时，该寄存器应包含默认值2001H，该值表示消息代码设置为Null消息的消息页面。该值可以由设备希望传输的任何有效的下一页消息代码替换。写入该寄存器应将mr_next_page_loaded设置为true。

Register 7Auto-Negotiation Link Partner Received Next Page register (Register 8) (RO)Register 8未完待续。。。附件无参考文档IEEE Standard for Ethernet网络版权声明：本文内容由互联网用户自发贡献，该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容，请发送邮件至举报，一经查实，本站将立刻删除。发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://javaforall.cn/190748.html原文链接：https://javaforall.cn本文参与腾讯云自媒体分享计划，分享自作者个人站点/博客。原始发表：2022年9月22日，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除前往查看单片机本文分享自作者个人站点/博客前往查看如有侵权，请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。本文参与腾讯云自媒体分享计划，欢迎热爱写作的你一起参与！单片机评论登录后参与评论0 条评论热度最新登录后参与评论推荐阅读LV.关注文章0获赞0目录结构什么是 MAC什么是 MIIRMII(Reduced Media Independant Interface)GMII(Gigabit MII)什么是PHYPHY寄存器Control Register (Register 0)Status registerPHY Identifier RegisterAuto-Negotiation Advertisement Register (Register 4) (R/W)Auto-Negotiation Link Partner ability register (Register 5) (RO)Auto-Negotiation Expansion Register (Register 6) (RO)Auto-Negotiation Next Page transmit register (Register 7) (R/W)Auto-Negotiation Link Partner Received Next Page register (Register 8) (RO)附件参考文档领券社区专栏文章阅读清单互动问答技术沙龙技术视频团队主页腾讯云TI平台活动自媒体分享计划邀请作者入驻自荐上首页技术竞赛资源技术周刊社区标签开发者手册开发者实验室关于社区规范免责声明联系我们友情链接腾讯云开发者扫码关注腾讯云开发者领取腾讯云代金券热门产品域名注册云服务器区块链服务消息队列网络加速云数据库域名解析云存储视频直播热门推荐人脸识别腾讯会议企业云CDN加速视频通话图像分析MySQL 数据库SSL 证书语音识别更多推荐数据安全负载均衡短信文字识别云点播商标注册小程序开发网站监控数据迁移Copyright © 2013 - 2024 Tencent Cloud. All Rights Reserved. 腾讯云版权所有深圳市腾讯计算机系统有限公司 ICP备案/许可证号：粤B2-20090059 深公网安备号 44030502008569腾讯云计算（北京）有限责任公司京ICP证150476号 | 京ICP备11018762号 | 京公网安备号11010802020287问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档Copyright © 2013 - 2024 Tencent Cloud.All Rights Reserved. 腾讯云版权所有登录后参与评论00

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