以太网各种协议详解
板子处于复位状态时，先做好一系列的准备工作。
1、从EEROM中读取板子的MAC 地址（事先已经写在地址0xFA to 0xFF 中了）。
2、配置PHY 寄存器，并读取该寄存器的值，检查一下，此时的寄存器配置时候是合理的（全双工，自协商等）。
3、等待片刻，使以太网稳定。随后，启动DHCP 协议，获取该电路板的IP地址。其中，PC 机是服务机，板子是客户机。
4、获得板子的IP地址之后，就可以正常通信了。在发送数据之前，首先确认是否ARP（IP地址和MAC地址绑定）和ping（ICMP协议，确定网络是否链接成功）是否请求成功。如果成功，就可以传输我们真正关心的数据了。
以太网协议 MAC 层
前导帧 ： 55
帧开始： 5D
长度或类型：0x0800 表示以IP帧 ； 0x0806 表示以ARP帧 ；
以太网IP协议
版本：4 ； 头部长：5；服务类型：00；总长： UDP data + 8 UDP header + 20 IP header； time to live ：80； 协议：11--UDP/IP，10--ICMP/PINGN ;
以太网校验和：在运算的时候，先设置该处的值为0，等运算结果出来之后，再把结果添加进去。
以太网UDP格式
UDP端口有几个特殊的：68 --BOOT客户端，同时用于DHCP ,67--BOOT 服务，同时用于DHCP; 校验和：UDP 的校验和可以设置为0，如果要计算的话，比较麻烦。
动态主机设置协议 DHCP
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%A8%E6%80%81%E4%B8%BB%E6%9C%BA%E8%AE%BE%E7%BD%AE%E5%8D%8F%E8%AE%AE
1. DHCP的报文格式
我们来介绍一下DHCP的报文格式，如图1，
| OP(1) |
Htype(1) |
Hlen(1) |
Hops(1) |
| Transaction ID(4) |
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| Seconds(2) |
Flags(2) |
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| Ciaddr（4） |
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| Yiaddr（4） |
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| Siaddr（4） |
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| Giaddr（4） |
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| Chaddr（16） |
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| Sname（64） |
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| File（128） |
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| Options（variable） |
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（图1 DHCP的 报文格式）
l OP：若是client送给server的封包，设为1，反向为2；
l Htype：硬件类别，ethernet为1；
l Hlen：硬件长度，ethernet为6；
l Hops：若数据包需经过router传送，每站加1，若在同一网内，为0；
l Transaction ID：事务ID，是个随机数，用于客户和服务器之间匹配请求和相应消息；
l Seconds：由用户指定的时间，指开始地址获取和更新进行后的时间；
l Flags：从0-15bits，最左一bit为1时表示server将以广播方式传送封包给 client，其余尚未使用；
l Ciaddr：用户IP地址；
l Yiaddr：客户IP地址；
l Siaddr：用于bootstrap过程中的IP地址；
l Giaddr：转发代理（网关）IP地址；
l Chaddr：client的硬件地址；
l Sname：可选server的名称，以0x00结尾；
l File：启动文件名；
l Options：，厂商标识，可选的参数字段
动态主机设置协议（Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP）是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，主要有两个用途：
· 给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址给用户
· 给内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段
DHCP运行分为四个基本过程，分别为请求IP租约、提供IP租约、选择IP租约和确认IP租约。
DHCP 发现 (DISCOVER)[编辑] 客户在物理子网上发送广播来寻找可用的服务器。网络管理员可以配置一个本地路由来转发DHCP包给另一个子网上的DHCP服务器。该客户实现生成一个目的地址为255.255.255.255或者一个子网广播地址的UDP包。 客户也可以申请它使用的最后一个IP地址（在下面的例子里为192.168.1.100）。如果该客户所在的网络中此IP仍然可用，服务器就可以准许该申请。否则，就要看该服务器是授权的还是非授权的。 授权服务器会拒绝请求，使得客户立刻申请一个新的IP。非授权服务器仅仅忽略掉请求，导致一个客户端请求的超时，于是客户端就会放弃此请求而去申请一个新的IP地址。 |
DHCP提供 (OFFER)[编辑] 当DHCP服务器收到一个来自客户的IP租约请求时，它会提供一个IP租约。DHCP为客户保留一个IP地址，然后通过网络广播一个DHCPOFFER消息给客户。该消息包含客户的MAC地址、服务器提供的IP地址、子网掩码、租期以及提供IP的DHCP服务器的IP。 服务器基于在CHADDR字段指定的客户硬件地址来检查配置。这里的服务器，192.168.1.1，将IP地址指定于YIADDR字段。 |
DHCP请求 (REQUEST)[编辑] 当客户PC收到一个IP租约提供时，它必须告诉所有其他的DHCP服务器它已经接受了一个租约提供。因此，该客户会发送一个DHCPREQUEST消息，其中包含提供租约的服务器的IP。当其他DHCP服务器收到了该消息后，它们会收回所有可能已提供给客户的租约。然后它们把曾经给客户保留的那个地址重新放回到可用地址池中，这样，它们就可以为其他计算机分配这个地址。任意数量的DHCP服务器都可以响应同一个IP租约请求，但是每一个客户网卡只能接受一个租约提供。 |
DHCP确认 (Acknowledge,ACK)[编辑] 当DHCP服务器收到来自客户的REQUEST消息后，它就开始了配置过程的最后阶段。这个响应阶段包括发送一个DHCPACK包给客户。这个包包含租期和客户可能请求的其他所有配置信息。这时候，TCP/IP配置过程就完成了。 该服务器响应请求并发送响应给客户。整个系统期望客户来根据选项来配置其网卡。 |
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ARP协议解码详解
ARP，全称Address Resolution Protocol，中文名为地址解析协议，它工作在数据链路层，在本层和硬件接口联系，同时对上层提供服务。
IP数据包常通过以太网发送，以太网设备并不识别32位IP地址，它们是以48位以太网地址传输以太网数据包。因此，必须把IP目的地址转换成以太网目的地址。在以太网中，一个主机要和另一个主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。ARP协议用于将网络中的IP地址解析为的硬件地址（MAC地址），以保证通信的顺利进行。
| 硬件类型 |
协议类型 |
|
| 硬件地址长度 |
协议长度 |
操作类型 |
| 发送方的硬件地址（0-3字节） |
||
| 源物理地址（4-5字节） |
源IP地址（0-1字节） |
|
| 源IP地址（2-3字节） |
目标硬件地址（0-1字节） |
|
| 目标硬件地址（2-5字节） |
||
| 目标IP地址（0-3字节） |
||
（图1 ARP/RARP报头结构）
l 硬件类型字段指明了发送方想知道的硬件接口类型，以太网的值为1；
l 协议类型字段指明了发送方提供的高层协议类型，IP为0800（16进制）；
l 硬件地址长度和协议长度指明了硬件地址和高层协议地址的长度，这样ARP报文就可以在任意硬件和任意协议的网络中使用；
l 操作字段用来表示这个报文的类型，ARP请求为1，ARP响应为2，RARP请求为3，RARP响应为4；
l 发送方的硬件地址（0-3字节）：源主机硬件地址的前3个字节；
l 发送方的硬件地址（4-5字节）：源主机硬件地址的后3个字节；
l 发送方IP（0-1字节）：源主机硬件地址的前2个字节；
l 发送方IP（2-3字节）：源主机硬件地址的后2个字节；
l 目的硬件地址（0-1字节）：目的主机硬件地址的前2个字节；
l 目的硬件地址（2-5字节）：目的主机硬件地址的后4个字节；
l 目的IP（0-3字节）：目的主机的IP地址。
ICMP (PING)协议
ICMP报文包含在IP数据报中，属于IP的一个用户，IP头部就在ICMP报文的前面，所以一个ICMP报文包括IP头部、ICMP头部和ICMP报文（见图表，ICMP报文的结构和几种常见的ICMP报文格式），IP头部的Protocol值为1就说明这是一个ICMP报文，ICMP头部中的类型（Type）域用于说明ICMP报文的作用及格式，此外还有一个代码（Code）域用于详细说明某种ICMP报文的类型，所有数据都在ICMP头部后面。RFC定义了13种ICMP报文格式，具体如下：
0 响应应答（ECHO-REPLY）
8 响应请求（ECHO-REQUEST）
