当我通过以太网电缆将 FPGA 连接到家用路由器 + 调制解调器设备的其中一个以太网端口时，会发生（或需要发生）哪些握手？

Question

我假设您有一个作为“路由器”销售的家用/个人使用设备，它实际上包括一个用于 LAN 的 2 层交换机和一个用于将 LAN 连接到 WAN 的 3 层路由器（可能带有 NAT）。

我应该在我的 FPGA 中实现哪些协议和握手，以便当我将带有笔记本电脑的目标 IP + MAC 地址的以太网数据包发送到路由器 + 调制解调器设备时，它会将该以太网数据包转发到通过 wifi 连接到它的笔记本电脑？

如果您有 FPGA 的静态 IP 地址，则只需建立和训练以太网链路，然后您就可以使用固定的源和目标 IP 和 MAC 地址发送数据。如果您想要 FPGA 的动态 IP，则需要支持 DHCP（以及它所依赖的所有其他东西，例如 UDP）

同样，当我的笔记本电脑将包含我的 FPGA 的目标 IP + MAC 地址的以太网数据包发送到路由器时，它会将其转发到通过以太网电缆连接到它的 FPGA 吗？

如果 FPGA 具有静态 IP，则只需要 ARP 即可让笔记本电脑发现要在帧的链路层报头中使用的正确第 2 层地址。无需采取任何特殊措施来让交换机知道 FPGA 在哪个端口上。它将只是工作首先将数据包泛洪到所有交换机端口，然后在 FPGA 传输其第一帧时立即发现要使用的正确端口任何具有正确源 MAC 地址集的类型。

路由器究竟如何知道我的 FPGA 的 IP + MAC 地址是什么（哪个握手会将该信息保存到路由器中）？

路由器不一定需要知道这一点才能正确处理往返于 FPGA 的数据。它可能会将其（在其状态页面上）列为未知设备，或者根本不列出它。

如果 FPGA 可以进行 TCP 3 次握手、响应 ARP 请求和 ping 请求，那么这足以完成我在顶部所述的所需任务吗？这些握手如何实现这一点，当以太网电缆插入路由器时究竟会发生什么，路由器需要哪些握手？

参见上文。以太网链路训练建立第 1 层（物理）。在第 2 层（链路层），如果交换机需要在知道正确端口之前发送帧，它将在通信期间发现 MAC 地址 -> 端口映射，并向所有端口发送大量数据包（非目标设备将忽略这些数据包）。第 3 层 IP 地址由于 ARP 而解析为 MAC 地址，并且 IP 地址本身可以静态配置或通过 DHCP 配置。

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