PHY簡(jiǎn)介

　　PHY指物理層，OSI的最底層。 一般指與外部信號(hào)接口的芯片。 以太網(wǎng)PHY芯片 。小小的不起眼但又無(wú)處不在的網(wǎng)卡。如果在5年前，或許網(wǎng)卡與您無(wú)關(guān)，但在如今這網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代，無(wú)論是上網(wǎng)沖浪還是聯(lián)網(wǎng)玩游戲，都離不開(kāi)網(wǎng)卡，更何況，就算您不食人間煙火，多數(shù)主板上也會(huì)為您集成一塊板載網(wǎng)卡。所以，對(duì)于想邁入網(wǎng)絡(luò)之門(mén)的讀者而言，先認(rèn)識(shí)網(wǎng)卡，會(huì)讓您在進(jìn)行各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時(shí)更得心應(yīng)手。

　　網(wǎng)卡工作在osi的第一層和第二層，物理層（phy）和數(shù)據(jù)鏈路層（llc）。

　　物理層定義了數(shù)據(jù)傳送與接收所需要的電與光信號(hào)、線路狀態(tài)、時(shí)鐘基準(zhǔn)、數(shù)據(jù)編碼和電路等，并向數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)接口。物理層的芯片稱(chēng)之為PHY。

　　數(shù)據(jù)鏈路層則提供尋址機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)幀的構(gòu)建、數(shù)據(jù)差錯(cuò)檢查、傳送控制、向網(wǎng)絡(luò)層提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口等功能。以太網(wǎng)卡中數(shù)據(jù)鏈路層的芯片稱(chēng)之為MAC控制器。

PHY百科

　　PHY指物理層，OSI的最底層。 一般指與外部信號(hào)接口的芯片。 以太網(wǎng)PHY芯片 。小小的不起眼但又無(wú)處不在的網(wǎng)卡。如果在5年前，或許網(wǎng)卡與您無(wú)關(guān)，但在如今這網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代，無(wú)論是上網(wǎng)沖浪還是聯(lián)網(wǎng)玩游戲，都離不開(kāi)網(wǎng)卡，更何況，就算您不食人間煙火，多數(shù)主板上也會(huì)為您集成一塊板載網(wǎng)卡。所以，對(duì)于想邁入網(wǎng)絡(luò)之門(mén)的讀者而言，先認(rèn)識(shí)網(wǎng)卡，會(huì)讓您在進(jìn)行各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時(shí)更得心應(yīng)手。

　　網(wǎng)卡工作在osi的第一層和第二層，物理層（phy）和數(shù)據(jù)鏈路層（llc）。

　　物理層定義了數(shù)據(jù)傳送與接收所需要的電與光信號(hào)、線路狀態(tài)、時(shí)鐘基準(zhǔn)、數(shù)據(jù)編碼和電路等，并向數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)接口。物理層的芯片稱(chēng)之為PHY。

　　數(shù)據(jù)鏈路層則提供尋址機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)幀的構(gòu)建、數(shù)據(jù)差錯(cuò)檢查、傳送控制、向網(wǎng)絡(luò)層提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口等功能。以太網(wǎng)卡中數(shù)據(jù)鏈路層的芯片稱(chēng)之為MAC控制器。

　　應(yīng)用

　　很多網(wǎng)卡的這兩個(gè)部分是做到一起的。

　　他們之間的關(guān)系是pci總線接mac總線，mac接phy，phy接網(wǎng)線

　　網(wǎng)口掃盲三：以太網(wǎng)芯片MAC和PHY的關(guān)系

　　問(wèn)：如何實(shí)現(xiàn)單片以太網(wǎng)微控制器？

　　答：訣竅是將微控制器、以太網(wǎng)媒體接入控制器（MAC）和物理接口收發(fā)器（PHY）整合進(jìn)同一芯片，這樣能去掉許多外接元器件。這種方案可使MAC和PHY實(shí)現(xiàn)很好的匹配，同時(shí)還可減小引腳數(shù)、縮小芯片面積。單片以太網(wǎng)微控制器還降低了功耗，特別是在采用掉電模式的情況下。

　　問(wèn)：以太網(wǎng)MAC是什么？

　　答：MAC即Media Access Control，即媒體訪問(wèn)控制子層協(xié)議。該協(xié)議位于OSI七層協(xié)議中數(shù)據(jù)鏈路層的下半部分，主要負(fù)責(zé)控制與連接物理層的物理介質(zhì)。在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，MAC協(xié)議可以事先判斷是否可以發(fā)送數(shù)據(jù)，如果可以發(fā)送將給數(shù)據(jù)加上一些控制信息，最終將數(shù)據(jù)以及控制信息以規(guī)定的格式發(fā)送到物理層;在接收數(shù)據(jù)的時(shí)候，MAC協(xié)議首先判斷輸入的信息并是否發(fā)生傳輸錯(cuò)誤，如果沒(méi)有錯(cuò)誤，則去掉控制信息發(fā)送至LLC層。該層協(xié)議是以太網(wǎng)MAC由IEEE-802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)定義。最新的MAC同時(shí)支持10Mbps和100Mbps兩種速率。

　　以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層其實(shí)包含MAC（介質(zhì)訪問(wèn)控制）子層和LLC（邏輯鏈路控制）子層。一塊以太網(wǎng)卡MAC芯片的作用不但要實(shí)現(xiàn)MAC子層和LLC子層的功能，還要提供符合規(guī)范的PCI界面以實(shí)現(xiàn)和主機(jī)的數(shù)據(jù)交換。

　　MAC從PCI總線收到IP數(shù)據(jù)包（或者其他網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的數(shù)據(jù)包）后，將之拆分并重新打包成最大1518Byte，最小64Byte的幀。這個(gè)幀里面包括了目標(biāo)MAC地址、自己的源MAC地址和數(shù)據(jù)包里面的協(xié)議類(lèi)型（比如IP數(shù)據(jù)包的類(lèi)型用80表示）。最后還有一個(gè)DWORD（4Byte）的CRC碼。

　　可是目標(biāo)的MAC地址是哪里來(lái)的呢？這牽扯到一個(gè)ARP協(xié)議（介乎于網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層的一個(gè)協(xié)議）。第一次傳送某個(gè)目的IP地址的數(shù)據(jù)的時(shí)候，先會(huì)發(fā)出一個(gè)ARP包，其MAC的目標(biāo)地址是廣播地址，里面說(shuō)到：”誰(shuí)是xxx.xxx.xxx.xxx這個(gè)IP地址的主人？”因?yàn)槭菑V播包，所有這個(gè)局域網(wǎng)的主機(jī)都收到了這個(gè)ARP請(qǐng)求。收到請(qǐng)求的主機(jī)將這個(gè)IP地址和自己的相比較，如果不相同就不予理會(huì)，如果相同就發(fā)出ARP響應(yīng)包。這個(gè)IP地址的主機(jī)收到這個(gè)ARP請(qǐng)求包后回復(fù)的ARP響應(yīng)里說(shuō)到：”我是這個(gè)IP地址的主人”。這個(gè)包里面就包括了他的MAC地址。以后的給這個(gè)IP地址的幀的目標(biāo)MAC地址就被確定了。（其它的協(xié)議如IPX/SPX也有相應(yīng)的協(xié)議完成這些操作。）

　　IP地址和MAC地址之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系保存在主機(jī)系統(tǒng)里面，叫做ARP表，由驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)完成。在Microsoft的系統(tǒng)里面可以用arp-a的命令查看ARP表。收到數(shù)據(jù)幀的時(shí)候也是一樣，做完CRC以后，如果沒(méi)有CRC效驗(yàn)錯(cuò)誤，就把幀頭去掉，把數(shù)據(jù)包拿出來(lái)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的借口傳遞給驅(qū)動(dòng)和上層的協(xié)議客棧，最終正確的達(dá)到我們的應(yīng)用程序。

　　還有一些控制幀，例如流控幀也需要MAC直接識(shí)別并執(zhí)行相應(yīng)的行為。

　　以太網(wǎng)MAC芯片的一端接計(jì)算機(jī)PCI總線，另外一端就接到PHY芯片上，它們之間是通過(guò)MII接口鏈接的。

　　問(wèn)：什么是MII？

　　答：MII即媒體獨(dú)立接口，它是IEEE-802.3定義的以太網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。“媒體獨(dú)立”表明在不對(duì)MAC硬件重新設(shè)計(jì)或替換的情況下，任何類(lèi)型的PHY設(shè)備都可以正常工作。它包括一個(gè)數(shù)據(jù)接口，以及一個(gè)MAC和PHY之間的管理接口。

　　數(shù)據(jù)接口包括分別用于發(fā)送器和接收器的兩條獨(dú)立信道。每條信道都有自己的數(shù)據(jù)，時(shí)鐘和控制信號(hào).MII數(shù)據(jù)接口總共需要16個(gè)信號(hào)，包括TX_ER，TXD《3:0》，TX_EN，TX_CLK， COL，RXD《3:0》，RX_EX，RX_CLK，CRS，RX_DV等.MII以4位半字節(jié)方式傳送數(shù)據(jù)雙向傳輸，時(shí)鐘速率25MHz.其工作速率可達(dá)100Mb/s;

　　MII管理接口是個(gè)雙信號(hào)接口，一個(gè)是時(shí)鐘信號(hào)，另一個(gè)是數(shù)據(jù)信號(hào)。通過(guò)管理接口，上層能監(jiān)視和控制PHY.其管理是使用SMI（Serial Management Interface）總線通過(guò)讀寫(xiě)PHY的寄存器來(lái)完成的.PHY里面的部分寄存器是IEEE定義的，這樣PHY把自己的目前的狀態(tài)反映到寄存器里面，MAC通過(guò)SMI總線不斷的讀取PHY的狀態(tài)寄存器以得知目前PHY的狀態(tài)，例如連接速度，雙工的能力等。當(dāng)然也可以通過(guò)SMI設(shè)置PHY的寄存器達(dá)到控制的目的，例如流控的打開(kāi)關(guān)閉，自協(xié)商模式還是強(qiáng)制模式等。不論是物理連接的MII總線和SMI總線還是PHY的狀態(tài)寄存器和控制寄存器都是有IEEE的規(guī)范的，因此不同公司的MAC和PHY一樣可以協(xié)調(diào)工作。當(dāng)然為了配合不同公司的PHY的自己特有的一些功能，驅(qū)動(dòng)需要做相應(yīng)的修改。

　　MII支持10Mbps和100Mbps的操作，一個(gè)接口由14根線組成，它的支持還是比較靈活的，但是有一個(gè)缺點(diǎn)是因?yàn)樗粋€(gè)端口用的信號(hào)線太多，如果一個(gè)8端口的交換機(jī)要用到112根線，16端口就要用到224根線，到32端口的話(huà)就要用到448根線，一般按照這個(gè)接口做交換機(jī)，是不太現(xiàn)實(shí)的，所以現(xiàn)代的交換機(jī)的制作都會(huì)用到其它的一些從MII簡(jiǎn)化出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)，比如RMII，SMII，GMII等。

　　RMII是簡(jiǎn)化的MII接口，在數(shù)據(jù)的收發(fā)上它比MII接口少了一倍的信號(hào)線，所以它一般要求是50MHz的總線時(shí)鐘.RMII一般用在多端口的交換機(jī)，它不是每個(gè)端口安排收，發(fā)兩個(gè)時(shí)鐘，而是所有的數(shù)據(jù)端口公用一個(gè)時(shí)鐘用于所有端口的收發(fā)，這里就節(jié)省了不少的端口數(shù)目.RMII的一個(gè)端口要求7個(gè)數(shù)據(jù)線，比MII少了一倍，所以交換機(jī)能夠接入多一倍數(shù)據(jù)的端口。和MII一樣，RMII支持10Mbps和100Mbps的總線接口速度。

　　SMII是由思科提出的一種媒體接口，它有比RMII更少的信號(hào)線數(shù)目，S表示串行的意思。因?yàn)樗挥靡桓盘?hào)線傳送發(fā)送數(shù)據(jù)，一根信號(hào)線傳輸接受數(shù)據(jù)，所以為了滿(mǎn)足100Mbps的總線接口速度的需求，它的時(shí)鐘頻率就達(dá)到了125MHz，為什么用125MHz，是因?yàn)閿?shù)據(jù)線里面會(huì)傳送一些控制信息.SMII一個(gè)端口僅用4根信號(hào)線完成100Mbps的傳輸，比起RMII差不多又少了一倍的信號(hào)線.SMII在工業(yè)界的支持力度是很高的。同理，所有端口的數(shù)據(jù)收發(fā)都公用同一個(gè)外部的125MHz時(shí)鐘。

　　GMII是千兆網(wǎng)的MII接口，這個(gè)也有相應(yīng)的RGMII接口，表示簡(jiǎn)化了的GMII接口。

　　MII總線

　　在IEEE802.3中規(guī)定的MII總線是一種用于將不同類(lèi)型的PHY與相同網(wǎng)絡(luò)控制器（MAC）相連接的通用總線。網(wǎng)絡(luò)控制器可以用同樣的硬件接口與任何PHY 。

　　GMII（Gigabit MII）

　　GMII采用8位接口數(shù)據(jù)，工作時(shí)鐘125MHz，因此傳輸速率可達(dá)1000Mbps.同時(shí)兼容MII所規(guī)定的10/100 Mbps工作方式。

　　GMII接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)符合IEEE以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。該接口定義見(jiàn)IEEE 802.3-2000.

　　發(fā)送器：

　　GTXCLK——吉比特TX.。信號(hào)的時(shí)鐘信號(hào)（125MHz）

　　TXCLK——10/100Mbps信號(hào)時(shí)鐘

　　TXD［7..0］——被發(fā)送數(shù)據(jù)

　　TXEN——發(fā)送器使能信號(hào)

　　TXER——發(fā)送器錯(cuò)誤（用于破壞一個(gè)數(shù)據(jù)包）

　　注：在千兆速率下，向PHY提供GTXCLK信號(hào)，TXD，TXEN，TXER信號(hào)與此時(shí)鐘信號(hào)同步。否則，在10/100Mbps速率下，PHY提供TXCLK時(shí)鐘信號(hào)，其它信號(hào)與此信號(hào)同步。其工作頻率為25MHz（100M網(wǎng)絡(luò)）或2.5MHz（10M網(wǎng)絡(luò)）。

　　接收器：

　　RXCLK——接收時(shí)鐘信號(hào)（從收到的數(shù)據(jù)中提取，因此與GTXCLK無(wú)關(guān)聯(lián)）

　　RXD［7..0］——接收數(shù)據(jù)

　　RXDV——接收數(shù)據(jù)有效指示

　　RXER——接收數(shù)據(jù)出錯(cuò)指示

　　COL——沖突檢測(cè)（僅用于半雙工狀態(tài)）

　　管理配置

　　MDC——配置接口時(shí)鐘

　　MDIO——配置接口I/O

　　管理配置接口控制PHY的特性。該接口有32個(gè)寄存器地址，每個(gè)地址16位。其中前16個(gè)已經(jīng)在“IEEE 802.3，2000-22.2.4 Management Functions”中規(guī)定了用途，其余的則由各器件自己指定。

　　RMII（Reduced Media Independant Interface）

　　簡(jiǎn)化媒體獨(dú)立接口

　　是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口之一，比MII有更少的I/O傳輸。

　　RMII口是用兩根線來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的，MII口是用4根線來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的，GMII是用8根線來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的.MII/RMII只是一種接口，對(duì)于10Mbps線速，MII的時(shí)鐘速率是2.5MHz就可以了，RMII則需要5MHz;對(duì)于100Mbps線速，MII需要的時(shí)鐘速率是25MHz，RMII則是50MHz.

　　MII/RMII用于傳輸以太網(wǎng)包，在MII/RMII接口是4/2bit的，在以太網(wǎng)的PHY里需要做串并轉(zhuǎn)換，編解碼等才能在雙絞線和光纖上進(jìn)行傳 輸，其幀格式遵循IEEE 802.3（10M）/IEEE 802.3u（100M）/IEEE 802.1q（VLAN）。以太網(wǎng)幀的格式為：前導(dǎo)符+開(kāi)始位+目的mac地址+源mac地址+類(lèi)型/長(zhǎng)度+數(shù)據(jù)+padding（optional）+32bitCRC

　　如果有vlan，則要在類(lèi)型/長(zhǎng)度后面加上2個(gè)字節(jié)的vlan tag，其中12bit來(lái)表示vlan id，另外4bit表示數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)！

　　問(wèn)：以太網(wǎng)PHY是什么？

　　答：PHY是物理接口收發(fā)器，它實(shí)現(xiàn)物理層.IEEE-802.3標(biāo)準(zhǔn)定義了以太網(wǎng)PHY.包括MII/GMII（介質(zhì)獨(dú)立接口）子層，PCS（物理編碼子層），PMA（物理介質(zhì)附加）子層，PMD（物理介質(zhì)相關(guān)）子層，MDI子層。它符合IEEE-802.3k中用于10BaseT（第14條）和100BaseTX（第24條和第25條）的規(guī)范。

　　PHY在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，收到MAC過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)（對(duì)PHY來(lái)說(shuō)，沒(méi)有幀的概念，對(duì)它來(lái)說(shuō)，都是數(shù)據(jù)而不管什么地址，數(shù)據(jù)還是CRC.對(duì)于100BaseTX因?yàn)槭褂?B/5B編碼，每4bit就增加1bit的檢錯(cuò)碼），然后把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行流數(shù)據(jù)，再按照物理層的編碼規(guī)則把數(shù)據(jù)編碼，再變?yōu)槟M信號(hào)把數(shù)據(jù)送出去。收數(shù)據(jù)時(shí)的流程反之.PHY還有個(gè)重要的功能就是實(shí)現(xiàn)CSMA/CD的部分功能。它可以檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)上是否有數(shù)據(jù)在傳送，如果有數(shù)據(jù)在傳送中就等待，一旦檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)空閑，再等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后將送數(shù)據(jù)出去。如果兩個(gè)碰巧同時(shí)送出了數(shù)據(jù)，那樣必將造成沖突，這時(shí)候，沖突檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以檢測(cè)到?jīng)_突，然后各等待一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間重新發(fā)送數(shù)據(jù)。這個(gè)隨機(jī)時(shí)間很有講究的，并不是一個(gè)常數(shù)，在不同的時(shí)刻計(jì)算出來(lái)的隨機(jī)時(shí)間都是不同的，而且有多重算法來(lái)應(yīng)付出現(xiàn)概率很低的同兩臺(tái)主機(jī)之間的第二次沖突。

　　許多網(wǎng)友在接入Internt寬帶時(shí)，喜歡使用”搶線”強(qiáng)的網(wǎng)卡，就是因?yàn)椴煌腜HY碰撞后計(jì)算隨機(jī)時(shí)間的方法設(shè)計(jì)上不同，使得有些網(wǎng)卡比較”占便宜”。不過(guò)，搶線只對(duì)廣播域的網(wǎng)絡(luò)而言的，對(duì)于交換網(wǎng)絡(luò)和ADSL這樣點(diǎn)到點(diǎn)連接到局端設(shè)備的接入方式?jīng)]什么意義。而且”搶線”也只是相對(duì)而言的，不會(huì)有質(zhì)的變化。

　　現(xiàn)在交換機(jī)的普及使得交換網(wǎng)絡(luò)的普及，使得沖突域網(wǎng)絡(luò)少了很多，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的帶寬。但是如果用HUB，或者共享帶寬接入Internet的時(shí)候還是屬于沖突域網(wǎng)絡(luò)，有沖突碰撞的。交換機(jī)和HUB最大的區(qū)別就是：一個(gè)是構(gòu)建點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的局域網(wǎng)交換設(shè)備，一個(gè)是構(gòu)建沖突域網(wǎng)絡(luò)的局域網(wǎng)互連設(shè)備。

　　除此之外PHY還提供了和對(duì)端設(shè)備連接的重要功能并通過(guò)LED燈顯示出自己目前的連接的狀態(tài)和工作狀態(tài)讓我們知道。當(dāng)我們給網(wǎng)卡接入網(wǎng)線的時(shí)候，PHY不斷發(fā)出的脈沖信號(hào)檢測(cè)到對(duì)端有設(shè)備，它們通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的”語(yǔ)言”交流，互相協(xié)商并卻定連接速度、雙工模式、是否采用流控等。通常情況下，協(xié)商的結(jié)果是兩個(gè)設(shè)備中能同時(shí)支持的最大速度和最好的雙工模式。這個(gè)技術(shù)被稱(chēng)為AutoNegotiation或者NWAY，它們是一個(gè)意思–自動(dòng)協(xié)商。

　　具體傳輸過(guò)程為，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)卡首先偵聽(tīng)介質(zhì)上是否有載波（載波由電壓指示），如果有，則認(rèn)為其他站點(diǎn)正在傳送信息，繼續(xù)偵聽(tīng)介質(zhì)。一旦通信介質(zhì)在一定時(shí)間段內(nèi)（稱(chēng)為幀間縫隙IFG=9.6微秒）是安靜的，即沒(méi)有被其他站點(diǎn)占用，則開(kāi)始進(jìn)行幀數(shù)據(jù)發(fā)送，同時(shí)繼續(xù)偵聽(tīng)通信介質(zhì)，以檢測(cè)沖突。在發(fā)送數(shù)據(jù)期間，如果檢測(cè)到?jīng)_突，則立即停止該次發(fā)送，并向介質(zhì)發(fā)送一個(gè)“阻塞”信號(hào)，告知其他站點(diǎn)已經(jīng)發(fā)生沖突，從而丟棄那些可能一直在接收的受到損壞的幀數(shù)據(jù)，并等待一段隨機(jī)時(shí)間（CSMA/CD確定等待時(shí)間的算法是二進(jìn)制指數(shù)退避算法）。在等待一段隨機(jī)時(shí)間后，再進(jìn)行新的發(fā)送。如果重傳多次后（大于16次）仍發(fā)生沖突，就放棄發(fā)送。接收時(shí)，網(wǎng)卡瀏覽介質(zhì)上傳輸?shù)拿總€(gè)幀，如果其長(zhǎng)度小于64字節(jié)，則認(rèn)為是沖突碎片。如果接收到的幀不是沖突碎片且目的地址是本地地址，則對(duì)幀進(jìn)行完整性校驗(yàn)，如果幀長(zhǎng)度大于1518字節(jié)（稱(chēng)為超長(zhǎng)幀，可能由錯(cuò)誤的LAN驅(qū)動(dòng)程序或干擾造成）或未能通過(guò)CRC校驗(yàn)，則認(rèn)為該幀發(fā)生了畸變。通過(guò)校驗(yàn)的幀被認(rèn)為是有效的，網(wǎng)卡將它接收下來(lái)進(jìn)行本地處理。

　　問(wèn)：造成以太網(wǎng)MAC和PHY單片整合難度高的原因是什么？

　　答：PHY整合了大量模擬硬件，而MAC是典型的全數(shù)字器件。芯片面積及模擬/數(shù)字混合架構(gòu)是為什么先將MAC集成進(jìn)微控制器而將PHY留在片外的原因。更靈活、密度更高的芯片技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)MAC和PHY的單芯片整合。

　　問(wèn)： 網(wǎng)卡上除RJ-45接口外，還需要其它元件嗎？

　　答：PHY和MAC是網(wǎng)卡的主要組成部分，網(wǎng)卡一般用RJ-45插口，10M網(wǎng)卡的RJ-45插口也只用了1，2，3，6四根針，而100M或1000M網(wǎng)卡的則是八根針都是全的。除此以外，還需要其它元件，因?yàn)殡m然PHY提供絕大多數(shù)模擬支持，但在一個(gè)典型實(shí)現(xiàn)中，仍需外接6，7只分立元件及一個(gè)局域網(wǎng)絕緣模塊。絕緣模塊一般采用一個(gè)1：1的變壓器。這些部件的主要功能是為了保護(hù)PHY免遭由于電氣失誤而引起的損壞。

　　另外，一顆CMOS制程的芯片工作的時(shí)候產(chǎn)生的信號(hào)電平總是大于0V的（這取決于芯片的制程和設(shè)計(jì)需求），但是這樣的信號(hào)送到100米甚至更長(zhǎng)的地方會(huì)有很大的直流分量的損失。而且如果外部網(wǎng)線直接和芯片相連的話(huà)，電磁感應(yīng)（打雷）和靜電，很容易造成芯片的損壞。再就是設(shè)備接地方法不同，電網(wǎng)環(huán)境不同會(huì)導(dǎo)致雙方的0V電平不一致，這樣信號(hào)從A傳到B，由于A設(shè)備的0V電平和B點(diǎn)的0V電平不一樣，這樣會(huì)導(dǎo)致很大的電流從電勢(shì)高的設(shè)備流向電勢(shì)低的設(shè)備。

　　為了解決以上問(wèn)題Transformer（隔離變壓器）這個(gè)器件就應(yīng)運(yùn)而生。它把PHY送出來(lái)的差分信號(hào)用差模耦合的線圈耦合濾波以增強(qiáng)信號(hào)，并且通過(guò)電磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)換耦合到連接網(wǎng)線的另外一端。這樣不但使網(wǎng)線和PHY之間沒(méi)有物理上的連接而換傳遞了信號(hào)，隔斷了信號(hào)中的直流分量，還可以在不同0V電平的設(shè)備中傳送數(shù)據(jù)。

　　隔離變壓器本身就是設(shè)計(jì)為耐2KV~3KV的電壓的。也起到了防雷感應(yīng)（我個(gè)人認(rèn)為這里用防雷擊不合適）保護(hù)的作用。有些朋友的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在雷雨天氣時(shí)容易被燒壞，大都是PCB設(shè)計(jì)不合理造成的，而且大都燒毀了設(shè)備的接口，很少有芯片被燒毀的，就是隔離變壓器起到了保護(hù)作用。

　　隔離變壓器本身是個(gè)被動(dòng)元件，只是把PHY的信號(hào)耦合了到網(wǎng)線上，并沒(méi)有起到功率放大的作用。那么一張網(wǎng)卡信號(hào)的傳輸?shù)淖铋L(zhǎng)距離是誰(shuí)決定的呢？

　　一張網(wǎng)卡的傳輸最大距離和與對(duì)端設(shè)備連接的兼容性主要是PHY決定的。但是可以將信號(hào)送的超過(guò)100米的PHY其輸出的功率也比較大，更容易產(chǎn)生EMI的問(wèn)題。這時(shí)候就需要合適的Transformer與之配合。作PHY的老大公司Marvell的PHY，常常可以傳送180~200米的距離，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)IEEE的100米的標(biāo)準(zhǔn)。

　　RJ-45的接頭實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)卡和網(wǎng)線的連接。它里面有8個(gè)銅片可以和網(wǎng)線中的4對(duì)雙絞（8根）線對(duì)應(yīng)連接。其中100M的網(wǎng)絡(luò)中1，2是傳送數(shù)據(jù)的，3，6是接收數(shù)據(jù)的.1，2之間是一對(duì)差分信號(hào)，也就是說(shuō)它們的波形一樣，但是相位相差180度，同一時(shí)刻的電壓幅度互為正負(fù)。這樣的信號(hào)可以傳遞的更遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)。同樣的，3，6也一樣是差分信號(hào)。

　　網(wǎng)線中的8根線，每?jī)筛ぴ谝黄鸪蔀橐粚?duì)。我們制作網(wǎng)線的時(shí)候，一定要注意要讓1，2在其中的一對(duì)，3，6在一對(duì)。否則長(zhǎng)距離情況下使用這根網(wǎng)線的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致無(wú)法連接或連接很不穩(wěn)定。

　　現(xiàn)在新的PHY支持AUTO MDI-X功能（也需要Transformer支持）。它可以實(shí)現(xiàn)RJ-45接口的1，2上的傳送信號(hào)線和3，6上的接收信號(hào)線的功能自動(dòng)互相交換。有的PHY甚至支持一對(duì)線中的正信號(hào)和負(fù)信號(hào)的功能自動(dòng)交換。這樣我們就不必為了到底連接某個(gè)設(shè)備需要使用直通網(wǎng)線還是交叉網(wǎng)線而費(fèi)心了。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在交換機(jī)和SOHO路由器上。

　　在1000Basd-T網(wǎng)絡(luò)中，其中最普遍的一種傳輸方式是使用網(wǎng)線中所有的4對(duì)雙絞線，其中增加了4，5和7，8來(lái)共同傳送接收數(shù)據(jù)。由于1000Based-T網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范包含了AUTOMDI-X功能，因此不能?chē)?yán)格確定它們的傳出或接收的關(guān)系，要看雙方的具體的協(xié)商結(jié)果。

　　一片網(wǎng)卡主要功能的實(shí)現(xiàn)就基本上是上面這些器件了。

　　其他的，還有一顆EEPROM芯片，通常是一顆93C46.里面記錄了網(wǎng)卡芯片的供應(yīng)商ID，子系統(tǒng)供應(yīng)商ID，網(wǎng)卡的MAC地址，網(wǎng)卡的一些配置，如SMI總線上PHY的地址，BOOTROM的容量，是否啟用BOOTROM引導(dǎo)系統(tǒng)等東西。

　　很多網(wǎng)卡上還有BOOTROM這個(gè)東西。它是用于無(wú)盤(pán)工作站引導(dǎo)操作系統(tǒng)的。既然無(wú)盤(pán)，一些引導(dǎo)用必需用到的程序和協(xié)議棧就放到里面了，例如RPL，PXE等。實(shí)際上它就是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PCI ROM.所以才會(huì)有一些硬盤(pán)寫(xiě)保護(hù)卡可以通過(guò)燒寫(xiě)網(wǎng)卡的BootRom來(lái)實(shí)現(xiàn)。其實(shí)PCI設(shè)備的ROM是可以放到主板BIOS里面的。啟動(dòng)電腦的時(shí)候一樣可以檢測(cè)到這個(gè)ROM并且正確識(shí)別它是什么設(shè)備的.AGP在配置上和PCI很多地方一樣，所以很多顯卡的BIOS也可以放到主板BIOS里面。這就是為什么板載的網(wǎng)卡我們從來(lái)沒(méi)有看到過(guò)BOOTROM的原因。

　　最后就是電源部分了。大多數(shù)網(wǎng)卡現(xiàn)在都使用3.3V或更低的電壓。有的是雙電壓的。因此需要電源轉(zhuǎn)換電路。

　　而且網(wǎng)卡為了實(shí)現(xiàn)Wake on line功能，必須保證全部的PHY和MAC的極少一部分始終處于有電的狀態(tài)，這需要把主板上的5V Standby電壓轉(zhuǎn)換為PHY工作電壓的電路。在主機(jī)開(kāi)機(jī)后，PHY的工作電壓應(yīng)該被從5V轉(zhuǎn)出來(lái)的電壓替代以節(jié)省5V Standby的消耗。（許多劣質(zhì)網(wǎng)卡沒(méi)有這么做）。

　　有Wake on line功能的網(wǎng)卡一般還有一個(gè)WOL的接口。那是因?yàn)镻CI2.1以前沒(méi)有PCI設(shè)備喚醒主機(jī)的功能，所以需要著一根線通過(guò)主板上的WOL的接口連到南橋里面以實(shí)現(xiàn)WOL的功能。新的主板合網(wǎng)卡一般支持PCI2.2/2.3，擴(kuò)展了PME#信號(hào)功能，不需要那個(gè)接口而通過(guò)PCI總線就可以實(shí)現(xiàn)喚醒功能。

　　我們現(xiàn)在來(lái)看兩個(gè)圖

　　MAC和PHY分開(kāi)的以太網(wǎng)卡

　　MAC和PHY集成在一顆芯片的以太網(wǎng)卡

　　上圖中各部件為：

　　①RJ-45接口

　　②Transformer（隔離變壓器）

　　③PHY芯片

　　④MAC芯片

　　⑤EEPROM

　　⑥BOOTROM插槽

　　⑦WOL接頭

　　⑧晶振

　　⑨電壓轉(zhuǎn)換芯片

　　⑩LED指示燈

　　網(wǎng)卡的功能主要有兩個(gè)：一是將電腦的數(shù)據(jù)封裝為幀，并通過(guò)網(wǎng)線（對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)就是電磁波）將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上去;二是接收網(wǎng)絡(luò)上其它設(shè)備傳過(guò)來(lái)的幀，并將幀重新組合成數(shù)據(jù)，發(fā)送到所在的電腦中。網(wǎng)卡能接收所有在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男盘?hào)，但正常情況下只接受發(fā)送到該電腦的幀和廣播幀，將其余的幀丟棄。然后，傳送到系統(tǒng)CPU做進(jìn)一步處理。當(dāng)電腦發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)卡等待合適的時(shí)間將分組插入到數(shù)據(jù)流中。接收系統(tǒng)通知電腦消息是否完整地到達(dá)，如果出現(xiàn)問(wèn)題，將要求對(duì)方重新發(fā)送。

　　問(wèn)：10BaseT和100BaseTX PHY實(shí)現(xiàn)方式不同的原因何在？

　　答：兩種實(shí)現(xiàn)的分組描述本質(zhì)上是一樣的，但兩者的信令機(jī)制完全不同。其目的是阻止一種硬件實(shí)現(xiàn)容易地處理兩種速度.10BaseT采用曼徹斯特編碼，100BaseTX采用4B/5B編碼。

　　問(wèn)：什么是曼徹斯特編碼？

　　答：曼徹斯特編碼又稱(chēng)曼徹斯特相位編碼，它通過(guò)相位變化來(lái)實(shí)現(xiàn)每個(gè)位（圖2）。通常，用一個(gè)時(shí)鐘周期中部的上升沿表示“1”，下降沿表示“0”。周期末端的相位變化可忽略不計(jì)，但有時(shí)又可能需要將這種相位變化計(jì)算在內(nèi)，這取決于前一位的值。

　　問(wèn)：什么是4B/5B編碼？

　　答：4B/5B編碼是一種塊編碼方式。它將一個(gè)4位的塊編碼成一個(gè)5位的塊。這就使5位塊內(nèi)永遠(yuǎn)至少包含2個(gè)“1”轉(zhuǎn)換，所以在一個(gè)5位塊內(nèi)總能進(jìn)行時(shí)鐘同步。該方法需要25%的額外開(kāi)銷(xiāo)。

　　問(wèn)：網(wǎng)卡的MAC和PHY間的關(guān)系？

　　答：網(wǎng)卡工作在osi的最后兩層，物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，物理層定義了數(shù)據(jù)傳送與接收所需要的電與光信號(hào)、線路狀態(tài)、時(shí)鐘基準(zhǔn)、數(shù)據(jù)編碼和電路等，并向數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)接口。物理層的芯片稱(chēng)之為PHY.數(shù)據(jù)鏈路層則提供尋址機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)幀的構(gòu)建、數(shù)據(jù)差錯(cuò)檢查、傳送控制、向網(wǎng)絡(luò)層提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口等功能。以太網(wǎng)卡中數(shù)據(jù)鏈路層的芯片稱(chēng)之為MAC控制器。很多網(wǎng)卡的這兩個(gè)部分是做到一起的。他們之間的關(guān)系是pci總線接mac總線，mac接phy，phy接網(wǎng)線（當(dāng)然也不是直接接上的，還有一個(gè)變壓裝置）。

　　PHY和MAC之間是如何傳送數(shù)據(jù)和相互溝通的。通過(guò)IEEE定義的標(biāo)準(zhǔn)的MII/GigaMII（Media Independed Interfade，介質(zhì)獨(dú)立界面）界面連接MAC和PHY.這個(gè)界面是IEEE定義的.MII界面?zhèn)鬟f了網(wǎng)絡(luò)的所有數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的控制.ETHERNET的接口實(shí)質(zhì)是MAC通過(guò)MII總線控制PHY的過(guò)程。

　　問(wèn)：網(wǎng)線上傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)？

　　答：是模擬信號(hào)。因?yàn)樗鼈鞒龊徒邮帐遣捎玫哪M的技術(shù)。雖然它傳送的信息是數(shù)字的（并不是傳送的信息是數(shù)字的信號(hào)就可以叫做數(shù)字信號(hào)）。

　　簡(jiǎn)單的例子：我們知道電話(huà)是模擬信號(hào)，但是當(dāng)我們撥號(hào)上網(wǎng)的時(shí)候，電話(huà)線里傳送的是數(shù)字信息，但信號(hào)本身依舊是模擬的。然而ADSL同樣是通過(guò)電話(huà)線傳送的，卻是數(shù)字信號(hào)。這取決于它傳出和接受采用的技術(shù)。

　　問(wèn)：若操作系統(tǒng)沒(méi)有加載網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)，網(wǎng)卡雖然在系統(tǒng)設(shè)備樹(shù)上，但網(wǎng)卡接口創(chuàng)建不了，那網(wǎng)卡實(shí)際能不能接收到數(shù)據(jù)？

　　答：這里面有很多細(xì)節(jié)， 我根據(jù)Intel網(wǎng)卡的Spec大概寫(xiě)了寫(xiě)， 想盡量寫(xiě)的通俗一些，所以沒(méi)有刻意用Spec里的術(shù)語(yǔ)，另外本文雖然講的是MAC/PHY，但光口卡的（SERDES）也是類(lèi)似的。

　　PCI設(shè)備做reset以后進(jìn)入D0uninitialized（非初始化的D0狀態(tài)， 參考PCI電源管理規(guī)范），此時(shí)網(wǎng)卡的MAC和DMA都不工作，PHY是工作在一個(gè)特殊的低電源狀態(tài)的;

　　操作系統(tǒng)創(chuàng)建設(shè)備樹(shù)時(shí)，初始化這個(gè)設(shè)備，PCI命令寄存器的 Memory Access Enable or the I/O Access Enable bit會(huì)被enable， 這就是D0active.此時(shí)PHY/MAC就使能了;

　　PHY被使能應(yīng)該就可以接收物理鏈路上的數(shù)據(jù)了，否則不能收到FLP/NLP， PHY就不能建立物理連接。但這類(lèi)包一般是流量間歇發(fā)送的;

　　驅(qū)動(dòng)程序一般要通過(guò)寄存器來(lái)控制PHY， 比如自動(dòng)協(xié)商speed/duplex， 查詢(xún)物理鏈路的狀態(tài)Link up/down;

　　MAC被使能后， 如果沒(méi)有驅(qū)動(dòng)設(shè)置控制寄存器的一個(gè)位（CTRL.SLU ）的話(huà)， MAC和PHY是不能通訊的， 就是說(shuō)MAC不知道PHY的link已經(jīng)ready， 所以收不到任何數(shù)據(jù)的。這位設(shè)置以后， PHY完成自協(xié)商， 網(wǎng)卡才會(huì)有個(gè)Link change的中斷，知道物理連接已經(jīng)Link UP了;

　　即使Link已經(jīng)UP， MAC還需要enable接收器的一個(gè)位（RCTL.RXEN ），包才可以被接收進(jìn)來(lái)，如果網(wǎng)卡被reset，這位是0，意味著所有的包都會(huì)被直接drop掉，不會(huì)存入網(wǎng)卡的 FIFO.老網(wǎng)卡在驅(qū)動(dòng)退出前利用這位關(guān)掉接收.Intel的最新千兆網(wǎng)卡發(fā)送接收隊(duì)列的動(dòng)態(tài)配置就是依靠這個(gè)位的，重新配置的過(guò)程一定要關(guān)掉流量;

　　無(wú)論驅(qū)動(dòng)加載與否， 發(fā)生reset后，網(wǎng)卡EEPOM里的mac地址會(huì)寫(xiě)入網(wǎng)卡的MAC地址過(guò)濾寄存器， 驅(qū)動(dòng)可以去修改這個(gè)寄存器，現(xiàn)代網(wǎng)卡通常支持很多MAC地址，也就是說(shuō)，MAC地址是可以被軟件設(shè)置的。例如，Intel的千兆網(wǎng)卡就支持16個(gè)單播 MAC地址，但只有1個(gè)是存在EEPROM里的，其它是軟件聲稱(chēng)和設(shè)置的;

　　但如果驅(qū)動(dòng)沒(méi)有加載，網(wǎng)卡已經(jīng)在設(shè)備樹(shù)上，操作系統(tǒng)完成了步驟1-2的初始化，此時(shí)網(wǎng)卡的PHY應(yīng)該是工作的，但因?yàn)闆](méi)有人設(shè)置控制位（CTRL.SLU）來(lái)讓MAC和PHY建立聯(lián)系，所以MAC是不收包的。這個(gè)控制位在reset時(shí)會(huì)再設(shè)置成0;

　　PHY可以被軟件設(shè)置加電和斷電， 斷電狀態(tài)除了接收管理命令以外，不會(huì)接收數(shù)據(jù)。另外，PHY還能工作在Smart Power Down模式下，link down就進(jìn)入省電狀態(tài);

　　有些多口網(wǎng)卡，多個(gè)網(wǎng)口共享一個(gè)PHY， 所以BIOS里設(shè)置disbale了某個(gè)網(wǎng)口， 也未必會(huì)把PHY的電源關(guān)掉，反過(guò)來(lái)，也要小心地關(guān)掉PHY的電源;

　　要詳細(xì)了解PHY，最終還是要熟悉IEEE以太網(wǎng)的相關(guān)協(xié)議。

　　phy，mac，switch芯片有什么區(qū)別

　　什么是MAC？　　首先我們來(lái)說(shuō)說(shuō)以太網(wǎng)卡的MAC芯片的功能。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層其實(shí)包含MAC（介質(zhì)訪問(wèn)控制）子層和LLC（邏輯鏈路控制）子層。一塊以太網(wǎng)卡MAC芯片的作用不但要實(shí)現(xiàn)MAC子層和LLC子層的功能，還要提供符合規(guī)范的PCI界面以實(shí)現(xiàn)和主機(jī)的數(shù)據(jù)交換。　　MAC從PCI總線收到IP數(shù)據(jù)包（或者其他網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的數(shù)據(jù)包）后，將之拆分并重新打包成最大1518Byte，最小64Byte的幀。這個(gè)幀里面包括了目標(biāo)MAC地址、自己的源MAC地址和數(shù)據(jù)包里面的協(xié)議類(lèi)型（比如IP數(shù)據(jù)包的類(lèi)型用80表示）。最后還有一個(gè)DWORD（4Byte）的CRC碼。　　可是目標(biāo)的MAC地址是哪里來(lái)的呢？這牽扯到一個(gè)ARP協(xié)議（介乎于網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層的一個(gè)協(xié)議）。第一次傳送某個(gè)目的IP地址的數(shù)據(jù)的時(shí)候，先會(huì)發(fā)出一個(gè)ARP包，其MAC的目標(biāo)地址是廣播地址，里面說(shuō)到：”誰(shuí)是xxx.xxx.xxx.xxx這個(gè)IP地址的主人？”因?yàn)槭菑V播包，所有這個(gè)局域網(wǎng)的主機(jī)都收到了這個(gè)ARP請(qǐng)求。收到請(qǐng)求的主機(jī)將這個(gè)IP地址和自己的相比較，如果不相同就不予理會(huì)，如果相同就發(fā)出ARP響應(yīng)包。這個(gè)IP地址的主機(jī)收到這個(gè)ARP請(qǐng)求包后回復(fù)的ARP響應(yīng)里說(shuō)到：”我是這個(gè)IP地址的主人”。這個(gè)包里面就包括了他的MAC地址。以后的給這個(gè)IP地址的幀的目標(biāo)MAC地址就被確定了。（其它的協(xié)議如IPX/SPX也有相應(yīng)的協(xié)議完成這些操作。）　　IP地址和MAC地址之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系保存在主機(jī)系統(tǒng)里面，叫做ARP表，由驅(qū)動(dòng)程序和操作系統(tǒng)完成。在Microsoft的系統(tǒng)里面可以用 arp -a 的命令查看ARP表。收到數(shù)據(jù)幀的時(shí)候也是一樣，做完CRC以后，如果沒(méi)有CRC效驗(yàn)錯(cuò)誤，就把幀頭去掉，把數(shù)據(jù)包拿出來(lái)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的借口傳遞給驅(qū)動(dòng)和上層的協(xié)議客棧，最終正確的達(dá)到我們的應(yīng)用程序。　　還有一些控制幀，例如流控幀也需要MAC直接識(shí)別并執(zhí)行相應(yīng)的行為。　　以太網(wǎng)MAC芯片的一端接計(jì)算機(jī)PCI總線，另外一端就接到PHY芯片上。以太網(wǎng)的物理層又包括MII/GMII（介質(zhì)獨(dú)立接口）子層、PCS（物理編碼子層）、PMA（物理介質(zhì)附加）子層、PMD（物理介質(zhì)相關(guān)）子層、MDI子層。而PHY芯片是實(shí)現(xiàn)物理層的重要功能器件之一，實(shí)現(xiàn)了前面物理層的所有的子層的功能。　　3．網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牧鞒獭　HY在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，收到MAC過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)（對(duì)PHY來(lái)說(shuō)，沒(méi)有幀的概念，對(duì)它來(lái)說(shuō)，都是數(shù)據(jù)而不管什么地址，數(shù)據(jù)還是CRC），每4bit就增加1bit的檢錯(cuò)碼，然后把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為串行流數(shù)據(jù)，再按照物理層的編碼規(guī)則（10Based-T的NRZ編碼或100based-T的曼徹斯特編碼）把數(shù)據(jù)編碼，再變?yōu)槟M信號(hào)把數(shù)據(jù)送出去。（注：關(guān)于網(wǎng)線上數(shù)據(jù)是數(shù)字的還是模擬的比較不容易理解清楚。最后我再說(shuō)）　　收數(shù)據(jù)時(shí)的流程反之。　　PHY還有個(gè)重要的功能就是實(shí)現(xiàn)CSMA/CD的部分功能。它可以檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)上是否有數(shù)據(jù)在傳送，如果有數(shù)據(jù)在傳送中就等待，一旦檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)空閑，再等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間后將送數(shù)據(jù)出去。如果兩塊網(wǎng)卡碰巧同時(shí)送出了數(shù)據(jù)，那樣必將造成沖突，這時(shí)候，沖突檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以檢測(cè)到?jīng)_突，然后各等待一個(gè)隨機(jī)的時(shí)間重新發(fā)送數(shù)據(jù)。　　這個(gè)隨機(jī)時(shí)間很有講究的，并不是一個(gè)常數(shù)，在不同的時(shí)刻計(jì)算出來(lái)的隨機(jī)時(shí)間都是不同的，而且有多重算法來(lái)應(yīng)付出現(xiàn)概率很低的同兩臺(tái)主機(jī)之間的第二次沖突。　　許多網(wǎng)友在接入Internt寬帶時(shí)，喜歡使用”搶線”強(qiáng)的網(wǎng)卡，就是因?yàn)椴煌腜HY碰撞后計(jì)算隨機(jī)時(shí)間的方法設(shè)計(jì)上不同，使得有些網(wǎng)卡比較”占便宜”。不過(guò)，搶線只對(duì)廣播域的網(wǎng)絡(luò)而言的，對(duì)于交換網(wǎng)絡(luò)和ADSL這樣點(diǎn)到點(diǎn)連接到局端設(shè)備的接入方式?jīng)]什么意義。而且”搶線”也只是相對(duì)而言的，不會(huì)有質(zhì)的變化。　　4．關(guān)于網(wǎng)絡(luò)間的沖突 現(xiàn)在交換機(jī)的普及使得交換網(wǎng)絡(luò)的普及，使得沖突域網(wǎng)絡(luò)少了很多，極大地提高了網(wǎng)絡(luò)的帶寬。但是如果用HUB，或者共享帶寬接入Internet的時(shí)候還是屬于沖突域網(wǎng)絡(luò)，有沖突碰撞的。交換機(jī)和HUB最大的區(qū)別就是：一個(gè)是構(gòu)建點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的局域網(wǎng)交換設(shè)備，一個(gè)是構(gòu)建沖突域網(wǎng)絡(luò)的局域網(wǎng)互連設(shè)備。　　我們的PHY還提供了和對(duì)端設(shè)備連接的重要功能并通過(guò)LED燈顯示出自己目前的連接的狀態(tài)和工作狀態(tài)讓我們知道。當(dāng)我們給網(wǎng)卡接入網(wǎng)線的時(shí)候，PHY不斷發(fā)出的脈沖信號(hào)檢測(cè)到對(duì)端有設(shè)備，它們通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的”語(yǔ)言”交流，互相協(xié)商并卻定連接速度、雙工模式、是否采用流控等。　　通常情況下，協(xié)商的結(jié)果是兩個(gè)設(shè)備中能同時(shí)支持的最大速度和最好的雙工模式。這個(gè)技術(shù)被稱(chēng)為Auto Negotiation或者NWAY，它們是一個(gè)意思–自動(dòng)協(xié)商。　　5.PHY的輸出部分 現(xiàn)在來(lái)了解PHY的輸出后面部分。一顆CMOS制程的芯片工作的時(shí)候產(chǎn)生的信號(hào)電平總是大于0V的（這取決于芯片的制程和設(shè)計(jì)需求），但是這樣的信號(hào)送到100米甚至更長(zhǎng)的地方會(huì)有很大的直流分量的損失。而且如果外部網(wǎng)現(xiàn)直接和芯片相連的話(huà)，電磁感應(yīng)（打雷）和靜電，很容易造成芯片的損壞。　　再就是設(shè)備接地方法不同，電網(wǎng)環(huán)境不同會(huì)導(dǎo)致雙方的0V電平不一致，這樣信號(hào)從A傳到B，由于A設(shè)備的0V電平和B點(diǎn)的0V電平不一樣，這樣會(huì)導(dǎo)致很大的電流從電勢(shì)高的設(shè)備流向電勢(shì)低的設(shè)備。我們?nèi)绾谓鉀Q這個(gè)問(wèn)題呢？　　這時(shí)就出現(xiàn)了Transformer（隔離變壓器）這個(gè)器件。它把PHY送出來(lái)的差分信號(hào)用差模耦合的線圈耦合濾波以增強(qiáng)信號(hào)，并且通過(guò)電磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)換耦合到連接網(wǎng)線的另外一端。這樣不但使網(wǎng)線和PHY之間沒(méi)有物理上的連接而換傳遞了信號(hào)，隔斷了信號(hào)中的直流分量，還可以在不同0V電平的設(shè)備中傳送數(shù)據(jù)。　　隔離變壓器本身就是設(shè)計(jì)為耐2KV~3KV的電壓的。也起到了防雷感應(yīng)（我個(gè)人認(rèn)為這里用防雷擊不合適）保護(hù)的作用。有些朋友的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在雷雨天氣時(shí)容易被燒壞，大都是PCB設(shè)計(jì)不合理造成的，而且大都燒毀了設(shè)備的接口，很少有芯片被燒毀的，就是隔離變壓器起到了保護(hù)作用。