以太网基础知识——PHY，MAC，MII，switch-Toy模板网

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在以太网开发中，常常会听到一些专业名词，例如PHY，MAC，MII，switch，下面是解释

PHY

PHY 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。

MAC

MAC 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LLC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（封装数据包），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（解析数据包）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。

switch

以太网交换机switch是一种网络设备，用于将多个设备连接在一起，实现数据的快速传输和转发。交换机具有MAC地址表，可以根据MAC地址将数据包从一个端口转发到另一个端口。因此，以太网交换机可以看作是一种实现MAC层功能的设备（数据链路层）。

综上所述，MAC、MII、PHY和以太网交换机都是在以太网中实现数据传输的重要部分。MAC负责数据的封装和解析，PHY负责数据的转换和传输，两者通过 MII 传送数据，而以太网交换机则负责将数据包在不同的设备之间转发。它们共同协作，实现了以太网的数据传输功能。

arl表,网络

系统集成

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：
arl表,网络
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；

arl表,网络

以太网交换机switch一般是选择合适的以太网交换机芯片，根据开发板的设计和需求将交换机芯片的接口与SOC进行连接。这通常涉及到物理连接（例如通过GPIO接口）和软件配置（例如设置IP地址和子网掩码）。不同的port口连接不同的设备，switch负责将数据包在不同的设备之间转发。

下面是switch转发过程和创建ARL表的过程:

1、A报文从port1进入
arl表,网络

2、主机A连接switch1，报文通过port0和port1口转发
报文信息包含源mac地址cc:cc:cc:cc:cc，目的mac地址aa:aa:aa:aa:aa
arl表,网络
3、主机B连接switch2的port1口。
A主机的报文通过switch2的port0口进入switch2，并转发到switch2的port1口和port2口。
由于主机B的mac地址与A报文的目的mac地址不符，故不回复

4、主机C连接switch3的port1口。
A主机的报文通过switch3的port0口进入switch3，并转发到switch3的port1口和port2口。
由于主机C的mac地址与A报文的目的mac地址相符，故回复