基于FPGA的以太网通信数据传输的设计与实现(6)
现在互联网中使用的IP协议是IPv4，而IPv6 为IPv4的后续的一个版本。互联网正慢慢地耗尽IP地址，IPv6的出现正是为了解决这个问题。与IPv4的32位地址相比较而言，IPv6拥有128位的地址空间，可以提供比前者多很多的地址。
3.1.2 以太网体系结构
所谓以太网(Ethernet)即是指基带总线局域网，具体定义在引言中已经提过，为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层：
①逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层
②媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层
与接入到传输媒体有关的内容都放在 MAC子层，而 LLC 子层则与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对 LLC 子层来说都是透明的。
由于TCP/IP 体系经常使用的局域网是 DIX Ethernet V2 而不是 802.3 标准中的几种局域网，因此现在802 委员会制定的逻辑链路控制子层 LLC（即 802.2 标准）的作用已经不大了。很多厂商生产的网卡上就仅装有 MAC 协议而没有 LLC 协议。
3.1.3 以太网数据传输方式
以太网数据传输方式是CSMA/CD。“多点接入”表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。“载波监听”则是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。实际上总线上并没有什么“载波”，所谓“载波监听”只不过是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。
以太网在进行数据传输时，发送的数据包会发往连接在一根总线上的所有主机，包中包含着应该接收数据包主机的正确地址，只有与数据包中目标地址一致的那台主机才能接收。
大多数局域网使用以太网协议，当在同一网络中的两台主机通信时，源主机将写有目的主机地址的数据包直接发向目的主机。数据包从 TCP/IP协议的IP层交给网络接口，也就是数据链路层，而网络接口是不会识别 IP地址的，因此在网络接口数据包又增加一部分以太网帧头的信息。在帧头中有两个域，分别为只有网络接口才能识别的源主机和目的主机的物理地址，即MAC地址，这是一个与IP地址相对应的48位的硬件地址。
发送数据时，包含物理地址的帧从网络接口传输到物理的线路上，如果以太网是由一条粗缆或细缆连接而成，则数字信号在电缆上传输，能够到达线路上的每一台主机。当使用集线器时，由集线器再发向连接在集线器上的每一条线路，数字信号也能到达连接在集线器上的每一台主机。当数字信号到达一台主机的网络接口时，正常情况下网络接口首先用硬件检查 MAC 帧中的目的主机MAC 地址，如果是发往本站的帧则收下，将数据帧交给上层协议软件，通常也就是IP层软件。否则就将此帧丢弃，不再进行其他的处理。
“发往本站的帧”包括以下三种帧：单播(unicast)帧（一对一）、广播(broadcast)帧（一对全体）、多播(multicast)帧（一对多）。
3.1.4 以太网帧格式
以太网MAC帧格式有两种标准：一种是IEEE的802.3标准，另一种是DIX Ethernet V2标准。现在最常见的是V2格式，如图6所示，它较为简单，由5个字段构成。
图6：以太网MAC帧V2格式
第一、二两个字段分别为6字节长目的地址和源地址，第三个字段为类型字段，标志上一层使用什么协议，以便把数据上交给它。如上层使用IP协议，则类型字段为0x0800。第四个字段为数据字段，长度在46到1500字节之间，当数据长度小于46时，MAC子层会在其后加入一个整数字节的填充字段，以保证MAC帧的长度不小于64字节。
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