Autonegotiation - Autonegotiation
Autonegotiation er en signalmekanisme og prosedyre som brukes av Ethernet over tvunnet par der to tilkoblede enheter velger vanlige overføringsparametere, for eksempel hastighet, tosidig modus og strømningskontroll . I denne prosessen deler de tilkoblede enhetene først sine evner angående disse parametrene, og velger deretter overføringsmodus med høyest ytelse de begge støtter.
Autonegotiation er definert i avsnitt 28 i IEEE 802.3. og var opprinnelig en valgfri komponent i Fast Ethernet -standarden. Den er bakoverkompatibel med de normale lenkeimpulser ( NLP ) som brukes av 10BASE-T . Protokollen ble betydelig utvidet i gigabit Ethernet- standarden, og er obligatorisk for 1000BASE-T gigabit Ethernet over tvunnet par.
I OSI -modellen ligger autonegotiation i det fysiske laget .
Standardisering og interoperabilitet
I 1995 ble Fast Ethernet -standarden utgitt. Fordi dette introduserte et nytt hastighetsalternativ for de samme ledningene, inkluderte det et middel for tilkoblede nettverkskort for å forhandle frem en best mulig delt driftsmodus. Autonegotiation -protokollen inkludert i IEEE 802.3 klausul 28 ble utviklet fra en patentert teknologi av National Semiconductor kjent som NWay . Selskapet ga en forsikringsbrev for alle som kunne bruke systemet sitt for en engangs lisensavgift. Et annet selskap har siden kjøpt rettighetene til det patentet.
Den første versjonen av autonegotiation -spesifikasjonen, i 1995 IEEE 802.3u Fast Ethernet -standarden, ble implementert annerledes av forskjellige produsenter som førte til interoperabilitetsproblemer . Disse problemene førte til at mange nettverksadministratorer manuelt satte hastighet og tosidig modus for hvert nettverksgrensesnitt. Imidlertid kan bruk av manuelt angitt konfigurasjon også føre til feil dupleks . Duplex mismatch er vanskelig å diagnostisere fordi nettverket nominelt fungerer; Enkle programmer som brukes til nettverkstester, for eksempel ping, rapporterer en gyldig tilkobling. Nettverksytelsen påvirkes imidlertid betydelig.
Autonegotiation -spesifikasjonen ble forbedret i 1998 -utgaven av IEEE 802.3. Dette ble fulgt av utgivelsen av IEEE 802.3ab Gigabit Ethernet- standarden i 1999 som spesifiserte obligatorisk autonegotiation for 1000BASE-T . Autonegotiation er også obligatorisk for 1000BASE-TX og 10GBASE-T implementeringer. For tiden anbefaler de fleste nettverksutstyrsprodusenter å bruke autonegotiation på alle tilgangsporter og aktivere den som en fabrikkinnstilling.
Funksjon
Autonegotiation kan brukes av enheter som er i stand til mer enn én overføringshastighet, forskjellige tosidige moduser (halv dupleks og full dupleks) og forskjellige overføringsstandarder med samme hastighet (selv om det i praksis bare er en standard for hver hastighet som støttes bredt).
Under autonegotiation erklærer hver enhet sine teknologiske evner , det vil si sine mulige driftsmåter. Den beste vanlige modusen velges, med høyere hastighet foretrukket fremfor lavere, og full dupleks foretrukket over halv dupleks med samme hastighet.
Parallell deteksjon brukes når en enhet som er i stand til autonegotiation er koblet til en som ikke er det. Dette skjer hvis en enhet ikke støtter autonegotiation eller autonegotiation er deaktivert på en enhet. I denne tilstanden kan enheten som er i stand til autonegotiation bestemme og matche hastigheten med den andre enheten. Denne prosedyren kan ikke bestemme tosidig evne, så halv dupleks er alltid antatt.
Annet enn hastighet og tosidig modus, brukes autonegotiation til å kommunisere porttypen (enkeltport eller multiport) og master-slave-parametrene for gigabit Ethernet .
Prioritet
Etter mottak av teknologien til den andre enheten, bestemmer begge enhetene den best mulige driftsmåten som støttes av begge enhetene. Blant modusene som støttes av begge enhetene, velger hver enhet den som har høyeste prioritet. Prioriteten blant modusene er som følger:
| 1 | 40 GBASE | -T | full duplex |
|---|---|---|---|
| 2 | 25 GBASE | -T | full duplex |
| 3 | 10 GBASE | -T | full duplex |
| 4 | 5 GBASE | -T | full duplex |
| 5 | 2,5 GBASE | -T | full duplex |
| 6 | 1000BASE | -T | full duplex |
| 7 | halv dupleks | ||
| 8 | 100BASE | -T2 | full duplex |
| 9 | -TX | full duplex | |
| 10 | -T2 | halv dupleks | |
| 11 | -T4 | halv dupleks | |
| 12 | -TX | halv dupleks | |
| 1. 3 | 10BASE | -T | full duplex |
| 14 | halv dupleks |
Elektriske signaler
Autonegotiation er basert på pulser som ligner de som brukes av 10BASE-T- enheter for å oppdage tilstedeværelsen av en tilkobling til en annen enhet. Disse linkintegritetstestpulser (LIT) sendes av Ethernet -enheter når de ikke sender eller mottar rammer. De er unipolare positive elektriske pulser med en nominell varighet på100 ns , med en maksimal pulsbredde på200 ns , generert ved en16 ms tidsintervall med en timingvariasjonstoleranse på8 ms . En enhet oppdager feil i en kobling hvis verken en ramme eller to av LIT-pulser mottas i 50-150 ms. For at denne ordningen skal fungere, må enheter sende LIT -pulser uansett om de mottar noen. I autonegotiation spesifikasjonen kalles disse pulser normal link pulser (NLP).
NLP-er som brukes av autonegotiation er fremdeles unipolare, bare positive og med en nominell varighet på 100 ns ; men hver LIT er erstattet av en pulssprengning som består av 17 til 33 sendte pulser125 μs fra hverandre. Hver pulsutbrudd kalles en hurtigkoblingspuls (FLP) burst. Tidsintervallet mellom starten av hver FLP -burst er den samme16 ms mellom NLP -er.
FLP -burst består av 17 NLP på a 125 μs tidsintervall med en toleranse på14 μs . Mellom hvert par av to påfølgende NLP (dvs. kl62,5 μs etter første NLP av pulsparet) kan det være en ekstra positiv puls. Tilstedeværelsen av denne ekstra pulsen indikerer en logisk 1, dens fravær en logisk 0. Som et resultat inneholder hver FLP et 16-biters dataord. Dette dataordet kalles et koblingskodeord (LCW). Bitene i LCW er nummerert fra 0 til 15, der bit 0 tilsvarer den første mulige pulsen i tid og bit 15 til den siste.
Grunnkoblingskodeordet
Hver hurtigkoblingspulsutbrudd overfører 16 biter data kjent som et koblingskodeord. Det første slikt ordet er kjent som et grunnkoblingskodeord , og dets biter brukes som følger:
- 0–4: velgerfelt - angir hvilken standard som brukes mellom IEEE 802.3 og IEEE 802.9
- 5–12: teknologiferdighetsfelt-en sekvens av biter som koder for mulige driftsmåter blant 100BASE-T- og 10BASE-T-modusene (se nedenfor)
- 13: ekstern feil - sett til en når enheten oppdager en lenkefeil
- 14: bekreftelse - enheten setter dette til en for å indikere riktig mottak av grunnkoblingskodeordet fra den andre parten; dette oppdages ved mottak av minst tre identiske grunnkodeord. Ved mottak av disse tre identiske kopiene sender enheten et koblingskodeord med bekreftelsesbiten satt til en fra seks ganger til åtte ganger.
- 15: neste side - brukes til å indikere intensjonen om å sende andre koblingskodeord etter grunnkoblingskodeordet
Teknologiferdighetsfeltet består av åtte bits. For IEEE 802.3 er disse som følger:
- bit 0: enheten støtter 10BASE-T
- bit 1: enheten støtter 10BASE-T i full dupleks
- bit 2: enheten støtter 100BASE-TX
- bit 3: enheten støtter 100BASE-TX i full dupleks
- bit 4: enheten støtter 100BASE-T4
- bit 5: enheten støtter pause frame
- bit 6: enheten støtter asymmetrisk pause for full dupleks
- bit 7: reservert
Lenkekodeordene kalles også sider . Baselinkekodeordet kalles derfor en basisside. Den neste sidebiten på basissiden er 1 når enheten har tenkt å sende andre sider, som kan brukes til å kommunisere andre evner. Disse tilleggssidene sendes bare hvis begge enhetene har sendt basesider med en neste sidebit satt til 1. De ekstra sidene er fremdeles kodet som koblingskodeord (med 17 klokkeimpulser og opptil 16 biters pulser).
Melding og uformatert neste side
Grunnsiden er tilstrekkelig til at enheter kan annonsere hvilke blant 10BASE-T, 100BASE-TX og 100BASE-T4 modusene de støtter. For gigabit Ethernet kreves to andre sider. Disse sidene sendes hvis begge enhetene har sendt basesider med en neste sidebit satt til en.
Tilleggssidene er av to slag: meldingssider og uformaterte sider . Disse sidene er fremdeles 16-biters ord kodet som pulser på samme måte som hovedsiden. Deres første elleve biter er data, mens den nest siste biten indikerer om siden er en meldingsside eller en uformatert side. Den siste biten på hver side indikerer tilstedeværelsen av en ekstra side.
1000BASE-T-støttede moduser og master-slavedata (som brukes til å bestemme hvilken av de to enhetene som fungerer som master, og hvilken som fungerer som slave) sendes med en enkelt meldingsside, etterfulgt av en enkelt uformatert side. Meldingssiden inneholder:
- halv dupleksmulighet
- om enheten er enkeltport eller flerport
- om master/slave er konfigurert manuelt eller ikke
- om enheten er konfigurert manuelt som master eller slave
Den uformaterte siden inneholder et 10-biters ord, kalt en master-slave seed-verdi.
Tosidig mismatch
En tosidig mismatch oppstår når to tilkoblede enheter er konfigurert i forskjellige tosidige moduser. Dette kan for eksempel skje hvis den ene er konfigurert for autonegotiation mens den andre har en fast driftsmodus som er full dupleks (ingen autonegotiation). Under slike forhold registrerer autonegotiasjonsenheten driftshastigheten korrekt, men klarer ikke å oppdage tosidig modus. Som et resultat angir den riktig hastighet, men begynner å bruke halv dupleksmodus.
Når en enhet opererer i full dupleks mens den andre opererer i halv dupleks, fungerer tilkoblingen bare med en svært lav gjennomstrømning når begge enhetene prøver å sende rammer samtidig. Dette er fordi data kan sendes i begge retninger samtidig i full dupleksmodus, men bare i én retning om gangen i halv dupleksmodus. Som et resultat kan en full dupleksenhet overføre data mens den mottar. Men hvis den andre enheten jobber i halv dupleks, forventer den ikke å motta data (fordi den sender for øyeblikket); Derfor registrerer den en kollisjon og prøver å sende rammen på nytt. Avhengig av timing kan halvdupleksenheten føle en sen kollisjon , som den vil tolke som en hard feil i stedet for en normal konsekvens av CSMA/CD, og kanskje ikke prøve å sende rammen på nytt. På den annen side oppdager ikke full dupleksenheten noen kollisjon og sender ikke rammen på nytt, selv om den andre enheten har kastet den som ødelagt av kollisjon. Likevel vil full dupleksenheten, som ikke forventer at innkommende rammer blir avkortet av kollisjonsdeteksjon, rapportere rammekontrollsekvensfeil fra de avbrutte bildene som halv dupleksenheten forsøkte å sende. Denne kombinasjonen av (sene) kollisjoner rapportert ved halv dupleksenden og FCS-feil rapportert av full dupleksenden kan brukes som en indikasjon på at det er en dupleks mismatch.
Dette tapet av pakker skjer når begge enhetene sender samtidig. Dette kan skje selv når lenken brukes, sett fra brukerens perspektiv, bare i én retning. En TCP -strøm krever at alle pakkene som sendes, bekreftes av mottakerenheten. Som et resultat, selv om faktiske data bare sendes i en retning, kan det oppstå kollisjon med kvitteringspakker som beveger seg i den andre retningen.
Patenter
Autonegotiation dekkes av de amerikanske patentene US Patent 5,617,418 , US Patent 5,687,174 , E US Patent RE39,405 E , E US Patent RE39,116 E , 971,018 (arkivert 1992-11-02), 146,729 (arkivert 1993-11-01) , 430,143 (arkivert 1995-04-26); Europeiske patentsøknader SN 93308568.0 (DE, FR, GB, IT, NL); Koreansk patent nr. 286791; Taiwansk patent nr. 098359; Japansk patent nr. 3705610; Japansk patent 4234. Søknader SN H5-274147; Koreansk patentsøknad SN 22995/93; Taiwanske patentsøknader SN 83104531.
Se også
- Auto MDI-X for automatisk konfigurasjon av gjennomgående eller crossover-kabeltilkobling
