UDP的FPGA实现（上） | 操作基础与理论分析

本系列分为上中下三层，分别是：

（上）：操作基础与IP、端口、MAC初步介绍（本篇）

（中）：udp，IP、MAC帧结构

（下）：UDP工程分析

一、操作知识

“本地连接”只出现于Win7和XP中，在Win8和win10系统，被更名为“以太网”。（.....大声重复.....）

在比较老的教程中，程序在win7或XP的环境下运行，需要查看MAC地址，所以就需要DOS命令中查看MAC地址，通过“ipconfig -all”指令，需要本地连接下的MAC号，本人除了这一步和教程不一样之外步步相同，结果显然失败了。是因为“本地连接”只出现在win7和xp系统中，本地连接*2并不是“本地连接”，没想到在这个点上疑惑了这么久。

正确的操作步骤是在dos窗口中输入“ipconfig -all”，找到“以太网适配器 以太网”，找到其对应的物理地址，如下图所示：

在DOS命令窗口绑定开发板的IP地址和MAC地址：

开发板的IP地址为：192.168.0.2（4字节）

开发板的MAC地址为：00-0a-35-01-fe-c0（6字节） 

在DOS命令窗口绑定开发板的IP地址和MAC地址，通过IP和MAC绑定的方式来强制将开发板的IP地址和MAC地址关联在一起，这样，当PC给192.168.0.2发送数据包的时候，目标MAC地址自动为开发板的MAC地址。

绑定方法：

1、 使用netsh i i show in命令查看本地连接（以太网连接）的idx编号。

2、使用netsh -c “i i” add neighbors 6 “192.168.0.2” “00-0a-35-01-fe-c0”指令，将开发板的IP和MAC绑定到本地连接下：

3、打开网络调制助手设置参数，本地的IP地址为PC的IP Address，本地端口需要跟FPGA中的程序一致，为32768（16’h8000=16’d32768），最终结果为：

上面这些操作都是啥？？？？？干啥用的？又是物理地址，又是IP地址，又是端口号，又是你的，又是我的的，到底要是干什么？

首先是“ipconfig -all”查看以太网下的物理地址，是一个6字节的MAC地址，该地址应用于主机的MAC帧，用于board的数据链路层通信。

IP地址用于网络层，既然是开发板与PC之间的通信，肯定是需要双方的IP地址的，所以主机的IP地址分配为192.168.0.3，board的IP地址分配为192.168.0.2，用于PC与board的网络层之间的通信。

端口号用于传输层，既然是UDP通信，用户数据包协议是无连接的，但是也要知道是给谁传的数据，所以此处使用端口号，实现PC与board的传输层之间的通信。

所以前期准备中需要两组参数，分别是：PC和board的端口号、IP地址、Mac地址，即得到以下数据：

1、PC的IP地址：192.168.0.3（网络层）    MAC地址：F0-76-1C-82-4E-D8（用于数据链路层）  端口号：32768 (16’h8000)（用于传输层） 

2、板子的IP地址：192.168.0.2（网络层）  MAC地址：00-0a-35-01-fe-c0（用于数据链路层） 端口号：32768 (16’h8000)（用于传输层） 

二、UDP介绍 

UDP即User Datagram Protocol，用户数据报协议，还有一个耳熟能详的叫做TCP（Transmission Control Protocol），传输控制协议， 既然是传输控制，那必然稳定性高一点。

两者区别：

1、 TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的 传输层通信协议，但是TCP的传输速度慢，效率低，确认机制、重传机制、拥塞控制等都会占用大量的时间等。

2、 UDP是一种无连接的传输层协议，提供面向实物的简单不可靠信息传送服务，传输速度快，效率高。

OSI模型：

对于UDP传输同样采用了分层接收，层与层之间相互独立，但是也有密切的关系，与TCP/IP类似：

TCP/IP分为四层，自上而下依次为：

（4）、应用层

（3）、传输层

（2）、网络层

（1）、网络接口层。

各层介绍：

1、应用层：包含所有的高层协议，包括：文本传输协议FTP、超文本传送协议http等。

2、传输层 为通信双方的主机提供端到端的服务，传输层对信息流具有调节作用，提供可靠性传输，保证数据到达无误，包含UDP、TCP协议等。

3、网络层 进行网络互联，根据网间报文IP地址，从一个网络通过路由器传到另一网络。

4、网络接口层 负责接收IP数据报，并负责把这些数据报发送到指定网络上。TCP/IP的核心是网络层和传输层：网络层解决网络之间的逻辑转发问题，传输层保证源端到目的端之间的可靠传输。

UDP与TCP机制类似，应用数据经过每一层处理后才能通过网络传输到目的端，每一层上使用该层的协议数据单元（PDU，Protocol Data Unit）彼此交换信息。不同层的PDU包含不同的信息，因此PDU在不同层被赋予了不同的名称：

1、传输层：上层数据在传输层添加TCP包头后得到的PDU称为Segment（数据段） 

2、网络层：数据段被传递给网络层，按网络层添加IP报头得到的PDU称为Packet（数据包） 

3、数据链路层：数据包被传输到数据链路层，封装数据链路层报头得到的PDU称为Frame（数据帧）。

4、物理层：最后，帧被转换为比特（物理层）。

如有错误，欢迎诸位后台批评指正，谢谢！

下一篇预告：《以太网帧的构成》

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