| 以太网物理层科普 |
这是一篇我自己在网上整理的文章，不想占用大家太多的时间。只是想突出重点，快速帮助大家解决问题，仅此而已。
知识点1 双绞线标准
10BASE2(细同轴电缆)
10BASE5(粗同轴电缆)
10BASE-T（双绞线）
100BASE-TX(5类非屏蔽双绞线，2对线)
100BASE-FX(光纤 )
100BASE-T4(四对3、4、或5类线缆)
100BASE-T2(铜缆，2对线)
第一个数字表示传输速度，BASE表示基带传输。
千兆以太网（电口：超五类或六类线；光口：光纤）
TX表示电接口（双绞线）
FX表示光接口（光纤）
SX表述短距离的光接口(850nm）
LX表示长距离光接口（1310nm）
ZX表示长距离光接口（1500nm）
知识点2 ETHERNET的接口实质是MAC通过MII总线控制PHY的过程。
【备注】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，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并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至LLC层。以太网MAC由IEEE-802.3以太网标准定义。
【备注】MII (Media Independent Interface) 即媒体独立接口, “媒体独立”表明在不对MAC硬件重新设计或替换的情况下，任何类型的PHY设备都可以正常工作。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数据接口总共需要16个信号，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位半字节方式传送数据双向传输，时钟速率25MHz。其工作速率可达100Mb/s。MII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。其管理是使用SMII（Serial Management Interface）总线通过读写PHY的寄存器来完成的。
PHY里面的部分寄存器是IEEE定义的，这样PHY把自己的目前的状态反映到寄存器里面，MAC通过SMII总线不断的读取PHY的状态寄存器以得知目前PHY的状态，例如连接速度，双工的能力等。当然也可以通过SMI设置PHY的寄存器达到控制的目的，例如流控的打开关闭，自协商模式还是强制模式等。不论是物理连接的MII总线和SMI总线还是PHY的状态寄存器和控制寄存器都是有IEEE的规范的，因此不同公司的MAC和PHY一样可以协调工作。当然为了配合不同公司的PHY的自己特有的一些功能，驱动需要做相应的修改。
【备注】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。
知识点3 物理编码子层PCS（Physical Coding Sublayer）
其中PCS子层负责8b10b编码，它可以把从GMII口接收到的8位并行的数据转换成10位并行的数据输出。
知识点4 8B/10B编码
因为10比特的数据能有效地减小直流分量，降低误码率，另外采用8b10b编码便于在数据中提取时钟和进行首发同步。可以把PCS两头看成GMII接口和TBI接口。
知识点5 物理介质连接子层PMA（Physical Medium Attachment）
PMA子层进一步将PCS子层的编码结果向各种物理媒体传送，主要是负责完成串并转换。PCS层以125M的速率并行传送10位代码到PMA层，由PMA层转换为1.25Gbps的串行数据流进行发送，以便实际能得到1Gbps的千兆以太网传送速率。可以把PMA子层的两头分别看做TBI接口和SGMII接口。
知识点6 物理介质相关子层PMD（Physical Medium Dependent）
PMD子层将对各种实际的物理媒体完成接口，完成真正的物理连接。由于1000BASE-X支持多种物理媒介，如光纤和屏蔽双绞线，它们的物理接口显然不会相同。有的要进行光电转换，有的要完成从不平衡到平衡的转换。PMD层将对这些具体的连接器作出规定。
知识点7 自协商功能 Auto Negotiation
100BaseTX采用4B/5B编码。PHY在发送数据的时候，收到MAC过来的数据（对PHY来说，没有帧的概念，对它来说，都是数据而不管什么地址，数据还是CRC），每4bit就增加1bit的检错码，然后把并行数据转化为串行流数据，再按照物理层的编码规则把数据编码，再变为模拟信号把数据送出去。收数据时的流程反之。
PHY还有个重要的功能就是实现CSMA/CD的部分功能。它可以检测到网络上是否有数据在传送，如果有数据在传送中就等待，一旦检测到网络空闲，再等待一个随机时间后将送数据出去。如果两个碰巧同时送出了数据，那样必将造成冲突，这时候，冲突检测机构可以检测到冲突，然后各等待一个随机的时间重新发送数据。这个随机时间很有讲究的，并不是一个常数，在不同的时刻计算出来的随机时间都是不同的，而且有多重算法来应付出现概率很低的同两台主机之间的第二次冲突。
通信速率通过双方协商，协商的结果是两个设备中能同时支持的最大速度和最好的双工模式。这个技术被称为AutoNegotiation或者NWAY。
参考文章链接如下：
PHY的基本知识_ConceptCon-CSDN博客_phy芯片工作原理
千兆以太网的物理层_tangtang_yue的博客-CSDN博客