esp32等网络设备 初始化、联网、发出一个http请求全程简述

用esp32 qemu模拟器实验的，但是原理适用于多数网络设备，因为协议通用。

esp32硬件里内置mac和wlan的phy，没有内置以太网phy，真实使用时需要外接dp83848这类的phy，数据通过RMII接口发送到PHY。

MII RMII是类似SDIO的一种接口，专门用于以太网phy

esp32 qemu接了一个虚拟的dp83848，模拟了通过RMII配置PHY的过程。是一个完整的模拟器。

PHY属于物理层

mac属于数据链路层

 

第一步：初始化网卡：

初始化mac没有看，目前mac多数芯片内置，硬件固化，配置某些寄存器而已。

主控通过RMII接口MDIO总线，读取的phy 的寄存器，获取速度支持等基本信息，components\esp_eth\include\eth_phy_802_3_regs.h 

IEEE802.3有协议规范：PHY必须有某些寄存器，偏移地址也必须是几，这样所有PHY都可以用同一套代码配置。

BMCR(Basic Mode Control Register)

BMSR(Basic Mode Status Register)

读写这几个寄存器即可实现基本配置。

除了协议规定的，不同phy厂家还另外个性化的配置，不多说。

 

第二步：初始化协议栈：

esp32使用了lwip，基本是初始化后，给数据收、发新建独立的线程，做好异步收发准备。

 

第三步：获取自己的ip 网关 dns：

 动态IP

参考 https://www.bilibili.com/video/BV1Gd4y1n7Xz

3.1 发一个dhcp discover包，请求分配局域网IP地址，询问网关和DNS信息。家庭场景，网关就是路由器，访问外网的包都先发到网关。DNS是dns服务器的地址，解析域名要用。

3.2 路由器回复给你分配的ip，看你是否接受

3.3 设备向路由器确认IP

3.4 路由器确认

-----------------------------------------------------------

静态IP

https://www.bilibili.com/video/BV1ji4y1S7nC

用ARP协议，过程类似DHCP。如图

先广播，检查是否有IP重复，互相更新自己的arp表。ARP协议用来在局域网里互相认识和通信。

网关和dns可以设备用自己静态配置的，也可以再通过dhcp协议动态获取。

 

​​另外，ICMP协议是用来查询局域网状态的，本场景不一定发。 

 

第四步：DNS 域名解析：

此时我们打算访问某个网址了，上层应用程序给出一个域名，比如 example.com，然后通过lwip等协议栈获取example.com服务器的IP地址，不获取mac。

协议栈将采用dns协议

https://www.bilibili.com/video/BV1uL4y1B7aE

dns服务器地址可以本地提前手写，固定配置一个，后续直接用。不过通常是动态获取：

第2步从路由器得到了一个dns服务器的地址，后续直接使用它，发送dns包给dns服务器，让它给你返回example.com的ip地址和mac

 

第五步：HTTP三次握手，发送HTTP包：

HTTP握手、UDP、TCP知识不罗嗦，这些比我讲的好：

https://www.bilibili.com/video/BV1854teHE2d 理解TCP和UDP协议的核心原理和区别

一个http请求的全过程是怎样的？ - justloving - 博客园

 -----------------------------------

本文只说一个很少有文章讲的事情：IPV4，不可能每个家庭用户都有唯一外网(公网)IP，数据包怎么在设备用户和服务器之间流转？

 当用户设备没有公网IP（仅拥有内网私有IP，如 192.168.x.x）时，服务器响应仍能精准到达用户设备，核心依赖 ​​NAT（网络地址转换）技术​​。这一过程通过地址映射与端口转换实现。

 

通俗的说，就是三大运营商那里用NAT表做了映射，每个家庭光猫映射到一个端口，相当于一个大的局域网，不过是靠端口区分大家的。

再往外大家公用一个公网IP，发请求出去。返回的数据再查NAT表，返回给某个路由器。

路由器再根据设备IP，把数据包返回给某个设备。

 

​​广域网路由转发​​：
每经过一个路由器：
​​重写MAC地址​​：源MAC替换为当前路由器出口MAC，目标MAC替换为下一跳路由器入口MAC。
​​IP地址保持不变​​：源IP（服务器IP）和目标IP（用户IP）始终不变。
路由决策依赖路由表（如BGP协议跨AS转发）。
​​到达用户所在局域网​​：
最后一跳路由器（用户网关）通过ARP根据用户IP，查询用户设备的MAC地址，将目标MAC替换为用户设备的MAC

 

IP不变，MAC变。MAC地址是数据链路层（二层）的物理标识，仅在同一局域网内有效，无法跨网络传递。

数据包每经过一个路由器（一跳），其数据链路层帧头（含源/目的MAC地址）都会被​​丢弃并重新封装​​。路由器仅根据网络层（三层）的​​IP地址​​决定下一跳路径。

路由器们怎么组网，就是另一个话题了。