随着互联网的飞速发展,以太网的应用也越来越广泛,速度也越来越快。在网络安全领域,通常使用网络过滤设备来对大量的以太网数据包进行分析。网络过滤设备正常工作的关键是对以太网数据包的正确收发,而这也正是以太网MAC(媒体接入控制)层的主要功能。以太网MAC协议的设计实现,在以太网的相关应用中有十分重要的作用。同时,采用FPGA作为设计实现的载体,可以缩短开发周期,为调试修改提供便利。本文在对MAC协议进行分析理解的基础上,将整个MAC协议的实现分为数据接收,数据发送和控制管理三个部分,并说明了他们之间的相互关系。此外,各个部分按照数据流向和具体功能又划分了若干个子模块。数据接收和发送部分主要划分了接口转换,前导帧处理,校验码处理等模块,负责对发送和接收的数据进行处理分析。控制管理部分则为外部调试与配置提供了相应的接口,包括流量统计信息的读取,外部PHY芯片的配置等。在详细阐述了各模块的设计实现之后,本文针对系统特点,搭建了仿真平台,给出了模块级和系统级的仿真结果,最后在硬件上测试之后,对仿真和测试的结果进行了分析。本文设计实现的MAC协议以Altera公司的Cyclone 3系列的FPGA芯片为载体,运用Verilog HDL语言进行RTL级别的功能描述,能够实时地处理千兆的网络数据流量,并且可以通过CPU总线对外部PHY芯片进行配置,达到了预期的目标。