数据链路层不进行封装成帧会怎样（从零学习InfiniBand-network架构）

之前章节简单介绍了IB网络模型，本章将更详细的介绍网络模型中的物理层的功能和组成。

物理层主要负责各设备间的互联，在bit级进行数据的传输，向上使用MII、RGMII、SGMII、QSGMII、SGUI等接口连接MAC层，向下对接不同传输介质，phy的主要功能有：

• 使本地端口和对端端口连接，并保持同步；
• 检测物理连接状态；
• 负责编解码，例如8b/10b，10b/8b；
• 单路数据传输速度250MB/s，4路和12路时，速率可达1000MB/s和3000MB/s；
• 检测传输数据是否有错，或者时序错误；

共支持三种实现方式：背板接口（backplane port）、电缆接口（copper cable port）、光纤接口（fiber optic port）；

注：背板以太网以铜线作为传输介质。

物理层传输和接收数据为双工模式，各使用一条线路，其中电缆接口采用双绞线实现。

物理层需要负责将不同介质的信号转换成电信号，其核心是serdes、ADC、DAC以及保证信号正确性的一些模块，主要分为PCS（Physical Coding Sublayer）、PMA（Physical Medium Attachmenttests）和PMD（Physical Media Dependent）。

其中大部分数字模块在PCS中，主要完成信号调理功能，包括8B/10B编解码、K码对齐、速率自协商、载波监听和链路检测等，而PMA主要为PCS和PMD子层提供一种与介质无关的连接方式，PMD为电/光收发器。本文以一个100BASE-TX的phy为例，展示了以太网phy的整体架构。

以一段数据需要从本地向对端传输为例，数据需要从MAC层出发，经过PHY和传输介质到达对端设备的PHY，再进行信号还原，上传到MAC层及更上层进行处理。

• 数据首先通过标准MII接口（包括SGMII、RGMII等）从MAC层向PHY传输；
• 数据进入PHY后，首先进入PCS子层的编码模块（4B/5B、8B/10B），其目的是使数据中的‘0’和‘1’数量保持基本一致，来保证DC平衡，更易于后续serdes的时钟恢复和检错等功能的实现；
• 如果是速率更高的PHY，如10G/100G，编码后的数据还会经过扰码器进一步打散‘0’和‘1’，避免能量的过度集中；
• 由于serdes传输的是bit流，数据在介质中传输是没有Byte对齐的概念的，对齐工作是需要PCS子层来完成的，所以在TX侧，PCS还会插入用于数据对齐K码；在RX侧，PCS检测到该K码就可以从当前bit开始对齐；
• 随后数据进入PMA层，完成并串转换，最后形成bit流前往MDI；
• 发展到千兆以太网后，PHY还提供了自协商功能，两端PHY通过传递各自的连接能力信息，来确定双方最适合的速率与双工状态；
• 接收端RX以相反的流程进行串转并，检测同步，数据对齐，完成相应的解码，最后上传到MAC层。