以太网数据包

以太网是应用最为广泛的网络传输方式，已经得到企业和用户的普遍认可，成为宽带接入的首选技术。计算机网络在传输数据时，为了保证所有共享网络资源的计算机都能公平、迅速地使用网络，通常把数据分割成若干小块作为传输单位进行发送，这样的传输单位我们通常称之为包，也叫“数据包”。以太网数据包就是在以太网中传输的数据包。

计算机网络在传输数据时，为了保证所有共享网络资源的计算机都能公平、迅速地使用网络，通常把数据分割成若干小块作为传输单位进行发送，这样的传输单位我们通常称之为包，也叫“数据包”。以太网数据包有四种分类，接下来一一介绍。1.Ethernet II协议简介：以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。该标准定义了在局域网中采用的电缆类型和信号处理方法。EthernetII由DEC，Intel和Xerox在1982年公布其标准，Etherent II协议主要更改了EthernetI的电气特性和物理接口，在帧格式上并无变化。Etherent II采用CSMA/CD的媒体接入和广播机制 [1] 。2.Ethernet 802.2协议简介：Ethernet 802.2协议是IEEE正式的802.3标准，它由Ethernet II发展而来。实质是Ethernet802.2将EthernetII帧头的协议类型字段替换为帧长度字段，并加入了LLC-802.2头，用以标记上层协议。LLC头包含目的服务访问点(DSAP)、源服务访问点(SSAP)和控制(Control)字段 [1] 。3.Ethernet 802.3协议简介：Ethernet802.3是1983年Novell发布其Netware/86网络套件时采用的私有以太网帧格式，该格式以当时尚未正式发布的 IEEE802.3标准为基础;但是当两年以后IEEE正式发布802.3标准时情况发生了变化(IEEE在802.3帧头中又加入了802.2LLC 头)，这使得Novell的Ethernet 802.3协议与正式的IEEE 802.3标准互不兼容;Ethernet802.3只支持IPX/SPX协议,是所用的最普通的一种帧格式，在802.2之前是IPX网络事实上的标准帧类型 [1] 。4.Ethernet SNAP协议简介：Ethernet SNAP协议是IEEE为保证在802.2LLC上支持更多的上层协议的同时更好地支持IP协议而发布的标准，与802.3/802.2 LLC一样802.3/802.2SNAP也带有LLC头，但是扩展了LLC属性，新添加了一个2字节的协议类型域(同时将SAP的值置为AA)，从而使其可以标识更多的上层协议类型;另外添加了一个3字节的厂商代码字段用于标记不同的组织。RFC 1042定义了IP报文在802.2网络中的封装方法和ARP协议在802.2SANP中的实现方法。

近年来，以太网承载的信息量成倍增长，对传输带宽的需求更加迫切。早期通信运营商对通信基础设施上进行了很大的投入，大量采用了 SDH 和 PDH 等通信设备，这些设备提供了丰富的 E1 线路资源，但是由于当时技术的限制，很多没有提供以太网线路接口。如果能利用这些现有电信 E1 通信资源来有效地传输以太网业务， 就能节约通信基础设施建设成本，加快网络组建进度，增加用户覆盖范围。 采用的技术有 Ethernet over SDH 和 Ethernet over PDH，直接将以太网数据映射进 SDH 或 PDH 设备内的虚容器中，特点是传输开销少、实现简单，但设备复杂，实现成本较高，难以普及，不便用于广大普通用户的接入。还有一种简单的解决方案是以太网网桥，优点是技术简单，成本低廉，利用一路 E1 电路提供以太网接入，但是随着宽带业务的飞速发展，需要传输的以太网的数据量越来越大， 传统的单路 E1 以太网网桥很难满足广大用户的需求。 这里提出了一种以太网数据包分段传输技术来解决这种问题 [2] 。

技术原理以太网数据包分段传输技术系统主要由以太网物理层、E1 线路接口单元以及FPGA三部分实现。 以太网物理层采用的是 100M/10M 自适应物理层芯片，主要功能是把以太网物理层信号转换为 MAC 层的MII 信号送给 FPGA， 并把 FPGA 产生的以太网MAC信号转换为物理层信号发送出去。E1 线路接口分为接收端和发送端， 接收端的主要功能是从 E1 线路中恢复时钟，进行时钟抖动衰减处理，提取数据，然后对数据进行 HDB3 解码;发送端的主要功能是对发送数据进行 HDB3 编码，脉冲成型以及线路驱动。 FPGA 承担了技术最主要的处理和转换功能，分成 2 个模块，第一个模块是以太网数据包分段模块，第二个模块是以太网数据包恢复模块。以太网数据包分段模块的主要功能是把以太网数据包分成数据包段落，并为每个数据包段落添加段落开销， 组成以太网数据包段落 (Ethernet Package Paragraph，EPP)然后进行 HDLC 封装，通过 E1 线路接口发送出去。模块在 FPGA 内部实现，分为 4 个部分，分别是数据包接收存储单元、数据包分段及开销插入单元、E1 线路接口检测单元、HDLC 封装单元。以太网数据包恢复模块的功能是从 E1 数据流中将 HDLC 封装的 EPP 提取出来，然后根据 EPP 中的段落开销将 EPP 恢复成以太网数据包，通过以太网物理层发送出去。 模块在 FPGA 内部实现，分为 4 部分，即HDLC 检测单元、EPP 调度单元、数据包恢复单元和数据包排队发送单元。