Autonegotiation

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Januar 7, 2017 Tim Leist A 0 26

Autonegotiation ist ein Ethernet-Verfahrens, bei dem zwei miteinander verbundene Vorrichtungen wählen gemeinsamen Übertragungsparameter, wie Geschwindigkeit, Duplexmodus und Flusskontrolle. In diesem Verfahren werden die angeschlossenen Geräte erste teilen ihre Kapazitäten in Bezug auf diese Parameter, und wählen Sie dann die höchste Leistung Übertragungsmodus beide Unterstützung. Im OSI-Modell, wohnt Autonegotiation in der physikalischen Schicht. Für Ethernet über Twisted Pair wird es in Abschnitt 28 der IEEE 802.3 definiert.

Autonegotiation wurde ursprünglich als eine optionale Komponente in der Fast-Ethernet-Standard definiert. Es ist rückwärts kompatibel mit 10BASE-T. Das Protokoll wurde im Gigabit-Ethernet-Standard deutlich erweitert, und ist für 1000BASE-T Gigabit Ethernet über Twisted-Pair.

Überblick

Im Jahr 1995 wurde ein Standard veröffentlicht, damit verbundene Netzwerkadapter, um die bestmögliche freigegebenen Betriebsart auszuhandeln. Die anfängliche Autonegotiation-Standard enthalten einen Mechanismus zur Erfassung der Geschwindigkeit, aber nicht die Duplex-Einstellung des Ethernet-Peers, die nicht genutzt haben Autonegotiation.

Autonegotiation kann durch Geräte, die in der Lage ist verschiedene Übertragungsraten, unterschiedliche Duplexmodus und / oder verschiedene Standards mit der gleichen Geschwindigkeit eingesetzt werden. Jedes Gerät erklärt ihre Technologie Fähigkeiten, das heißt, ihre möglichen Betriebsarten, und die beste Art und Weise wird von den von ihnen geteilt werden, mit höherer Geschwindigkeit über der unteren bevorzugt und Vollduplex mit gleicher Geschwindigkeit über Halbduplex bevorzugt ausgewählt.

Parallel Erkennung wird verwendet, wenn ein Gerät, das in der Lage, Auto-Negotiation ist auf eine, die nicht verbunden sind. Dies geschieht, wenn das andere Gerät unterstützt keine Auto-Negotiation und Auto-Negotiation ist administrativ deaktiviert. In diesem Zustand ist das Gerät, das in der Lage, Auto-Negotiation kann bestimmen, und Match Geschwindigkeit mit dem anderen Gerät ist. Dieses Verfahren kann das Vorhandensein von Vollduplex nicht bestimmen, so Halbduplex wird immer davon ausgegangen.

Die Standards für 1000BASE-T, 1000BASE-TX und 10GBASE-T erfordert Autonegotiation zu sein, immer vorhanden und aktiviert ist. Anders als Geschwindigkeit und Duplex-Modus wird Auto-Negotiation verwendet, um die Port-Typ und die Master-Slave-Parameter zu kommunizieren.

Elektrische Signale

Automatische Abstimmung auf ähnlich denen von 10BASE-T-Geräte verwendet werden, um das Vorhandensein einer Verbindung zu einem anderen Gerät zu erkennen Impulsen beruht. Diese Verbindung vorhanden Impulse werden von Ethernet-Geräten gesendet werden, wenn sie nicht sendet oder empfängt keine Frames. Sie sind unipolar positiv nur elektrische Impulse einer Nenndauer von 100 ns, eine maximale Impulsbreite von 200 ns bei einem 16 ms-Zeitintervall erzeugt. Diese Impulse werden als Verbindungstestimpulsen in der 10BASE-T-Terminologie und werden als normale Verbindungsimpulse in der Auto-Negotiation-Spezifikation bezeichnet.

Ein Gerät erkennt den Ausfall eines Links, wenn weder ein Rahmen noch zwei der LIT-Impulse für 50-150 ms erhalten. Für dieses System funktioniert, müssen Geräte senden LIT-Impulse unabhängig davon, erhalten jedoch keine.

Auto-Negotiation verwendet ähnliche Impulse als NLP bezeichnet. NLP sind noch unipolar, positive geschützt und der Nenndauer von 100 ns; aber jede LIT durch einen Impuls-Burst, bestehend aus 17 bis 33 Pulsen ersetzt gesendet 125 us auseinander. Jede solche Impulsstoss wird als schnelle Verbindung Puls-Burst. Das Zeitintervall zwischen dem Beginn jeder FLP-Bursts die gleichen 16 Millisekunden zwischen normalen Verbindungsimpulsen.

Das FLP-Burst besteht aus 17 NLP bei einer 125 & mgr; s Zeitintervall. Zwischen jedem Paar von zwei aufeinander folgenden NLP ein zusätzlicher positiver Impuls vorhanden sein können. Das Vorhandensein dieses zusätzlichen Impulses zeigt eine logische 1, dessen Abwesenheit eine logische 0. Als Ergebnis enthält jeder FLP, ein Datenwort von 16 Bit. Dieses Datenwort wird als Link-Codewort. Die Bits des Verbindungscodeworts 0 bis 15 nummeriert, wobei Bit 0 dem ersten möglichen Impuls zeitlich und Bit 15 bis zum letzten.

Der Basislink Codewort

Jede schnelle Verbindung Puls-Burst sendet ein Wort von 16 Bit als Link Codewort bekannt. Die erste derartige Wort wird als Basis-Verbindungscodewort bekannt ist, und seine Bits verwendet werden, wie folgt:

  • 0-4: Auswahlfeld: Sie gibt an, welche Standard zwischen IEEE 802.3 und IEEE 802.9 verwendet wird;
  • 5-12: Technologie Fähigkeit Feld: Das ist eine Folge von Bits, die die möglichen Betriebsmodi unter den 100BASE-T und 10BASE-T-Modus zu codieren;
  • 13: Remote-Fehler: Diese auf eins gesetzt, wenn das Gerät eine Verbindung Fehlererfassungs;
  • 14: Quittierung: Das Gerät wird mit dieser auf eine um den korrekten Empfang des Basis Link Codewort von der anderen Partei anzuzeigen; Dies wird durch den Empfang von zumindest drei identischen Basiscodewörter erkannt wird;
  • 15: nächste Seite: Dieses Bit wird verwendet, um die Absicht des anderen Link-Codewörter nach dem Basis Link Codewort Senden anzuzeigen;

Die Fähigkeit Feldtechnik besteht aus acht Bits. Für IEEE 802.3, und zwar wie folgt:

  • Bit 0: Gerät unterstützt 10BASE-T
  • Bit 1: Gerät unterstützt 10BASE-T im Vollduplex-
  • Bit 2: Gerät unterstützt 100BASE-TX
  • Bit 3: Gerät unterstützt 100BASE-TX im Vollduplex-
  • Bit 4: Gerät unterstützt 100BASE-T4
  • Bit 5: Pause
  • Bit 6: Asymmetrische Pause für Vollduplex-
  • Bit 7: reserviert

Die Quittierung Bit wird verwendet, um zu signalisieren, den korrekten Empfang des Basiscodewort. Dies entspricht mit drei identischen Kopien des Basiscodewort empfangen. Auf diese drei identische Kopien empfangen, sendet das Gerät eine Verbindung mit dem Codewort bestätigen Bit auf eins von sechs Mal zu acht Mal eingestellt.

Die Link-Codewörter werden auch Seiten genannt. Der Basislink Codewort wird daher als eine Basis-Seite. Auf der nächsten Seite Bit der Basisseite ist 1, wenn die Vorrichtung beabsichtigt zu anderen Seiten, die verwendet werden können, um andere Fähigkeiten zu kommunizieren schicken. Diese zusätzlichen Seiten werden nur gesendet, wenn bei beiden Geräten die Basisseiten mit einer Folgeseite Bit auf 1 gesendet Die zusätzlichen Seiten noch als Link Codewörter codiert.

Nachricht und unformatierte nächste Seite

Die Basisseite ist ausreichend für Geräte zu werben, welche unter den 10BASE-T, 100BASE-TX und 100BASE-T4-Modi, die sie unterstützen. Für Gigabit-Ethernet werden zwei anderen Seiten erforderlich. Diese Seiten werden gesendet, wenn bei beiden Geräten die Basisseiten mit einer Folgeseite Bit auf Eins gesetzt gesendet.

Die weiteren Seiten sind von zweierlei Art: Nachrichtenseiten und unformatierte Seiten. Diese Seiten sind noch 16-Bit-Wörter in Form von Impulsen in der gleichen Weise wie die Basisseite kodiert. Ihre ersten elf Bits Daten, während die zweitletzte Bit zeigt an, ob die Seite eine Meldung Seite oder eine nicht formatierte Seite. Das letzte Bit auf jeder Seite zeigt die Anwesenheit einer zusätzlichen Seite.

Die 1000BASE-T unterstützten Modi und Master-Slave-Daten werden unter Verwendung einer einzigen Meldeseite, gefolgt von einem einzelnen nicht formatierte Seite gesendet. Die Nachrichtenseite enthält:

  • Halbduplex-fähig
  • ob das Gerät einzelnen Port oder Multiport-
  • ob Master / Slave manuell konfiguriert wird oder nicht
  • ob das Gerät manuell als Master oder Slave konfiguriert,

Die unformatierte Seite enthält einen 10-Bit-Wort, eine so genannte Master-Slave-Startwert.

Priorität

Nach Eingang der Technologie Fähigkeiten des anderen Geräts, beide Geräte entscheiden, den bestmöglichen Betriebsmodus von beiden Geräten unterstützt. Die Priorität unter Modi in der Ausgabe 2012 des 802.3 angegeben ist wie folgt:

  • 10GBASE-T Vollduplex-
  • 1000BASE-T Vollduplex-
  • 1000BASE-T Halbduplex-
  • 100BASE-T2 Vollduplex-
  • 100BASE-TX-Vollduplex-
  • 100BASE-T2 Halbduplex-
  • 100BASE-T4 Halbduplex-
  • 100BASE-TX-Halbduplex-
  • 10BASE-T Vollduplex-
  • 10BASE-T Halbduplex-

Mit anderen Worten, zwischen den Moden, die von beiden Geräten unterstützt, wählt jede Vorrichtung die, die die oberste in dieser Liste ist.

Interoperabilitätsprobleme

Die erste Version der Spezifikation Auto-Negotiation, IEEE 802.3u, war offen für unterschiedliche Interpretationen. Obwohl die meisten Hersteller implementiert diesen Standard in der einen, einige andere, einschließlich Netzwerk-Riesen Cisco, setzte sie auf eine andere Weise. Autonegotiation zwischen Geräten, implementiert es anders ausgefallen. Probleme wie diese mit Autonegotiation geführt, dass viele Netzwerkadministratoren, die Geschwindigkeit und den Duplexmodus der einzelnen Netzwerkkarte manuell festlegen und sogar Cisco empfiehlt seinen Kunden nicht auf Auto-Negotiation verwenden. Allerdings kann die Verwendung der manuellen Konfiguration arbeitet auch Duplex-Fehlanpassungen führen, insbesondere wenn zwei angeschlossenen Geräte sind:

  • Eine manuell auf Halbduplex und ein manuell auf Vollduplex eingestellt
  • Ein Satz, um Auto-Negotiation und ein manuell auf Vollduplex eingestellt
  • Beide Seiten manuell auf Vollduplex eingestellt, wo eine Seite immer noch erwartet eine automatische Aushandlung Verbindungspartner und die andere Seite hat Autonegotiation vollständig deaktiviert

Duplex Mismatch-Probleme sind schwer zu diagnostizieren, weil das Netzwerk scheinbar funktioniert, und einfach Programme für Netzwerktests wie Ping-Bericht eine gültige Verbindung verwendet wird; Jedoch ist das Netzwerk sehr viel langsamer als erwartet.

Die fraglich Teile der Autonegotiation Angaben wurden durch die Freisetzung von 802.3 1998 eliminiert. Dies wurde später durch die Freisetzung von IEEE 802.3ab im Jahr 1999 folgte der neue Standard festgelegt, dass Gigabit Ethernet über Kupferkabel erfordert Autonegotiation. Derzeit empfehlen viele Netzwerk-Equipment-Hersteller mit Auto-Negotiation an allen Zugangsöffnungen.

Duplex Mismatch

Ein Duplex-Mismatch tritt auf, wenn zwei angeschlossenen Geräte sind in verschiedenen Duplexmodus konfiguriert ist. Dies kann beispielsweise passieren, wenn eine für Autonegotiation konfiguriert ist, während der andere eine feste Betriebsmodus, der Vollduplex ist. Unter solchen Bedingungen, die Autonegotiation Gerät korrekt erfasst die Geschwindigkeit des Betriebs, ist aber unfähig, den Duplexmodus korrekt zu erfassen. Infolgedessen legt es das richtige Geschwindigkeit beginnt aber mit dem Halbduplex-Modus.

Wenn ein Gerät im Vollduplexmodus arbeitet, während der andere im Halbduplex arbeitet, funktioniert die Verbindung mit einer sehr niedrigen Geschwindigkeit, wenn beide Vorrichtungen versuchen, Frames gleichzeitig zu senden. Dies liegt daran, dass Daten in beiden Richtungen zur gleichen Zeit im Vollduplex-Modus gesendet werden, aber nur in einer Richtung zu einem Zeitpunkt im Halbduplexmodus. Als Ergebnis kann ein Vollduplex-Gerät Daten senden, während er empfängt. Jedoch, wenn das andere Gerät im Halbduplex arbeitet, es nicht erwartet, Daten zu empfangen; Daher fühlt es eine Kollision und versucht, den Rahmen sendet es wurde erneut senden. Je nach Zeitplanung für den Halbduplex-Vorrichtung kann eine späte Kollision, die es als eine harte Fehler eher als eine normale Folge des CSMA / CD interpretieren und wird nicht versuchen, den Rahmen erneut zu erfassen. Auf der anderen Seite, wird die Vollduplex-Gerät keine Kollision zu erkennen und nicht den Rahmen erneut zu senden, auch wenn das andere Gerät hat er verworfen, wie durch eine Kollision beschädigt. Dennoch, die Vollduplex-Gerät, nicht erwartet ankommenden Rahmen von Kollisionserkennung abgeschnitten wird Rahmenprüfsequenz Fehler zu melden. Diese Kombination von späten Kollisionen im Halbduplex-Ende und FCS-Fehler durch die Vollduplex-Ende berichtet berichtet kann als Hinweis, dass ein Duplex-Mismatch vorliegt verwendet werden.

Diese Paketverlust tritt auf, wenn beide Geräte gleichzeitig sendet. Dies kann auch geschehen, wenn die Verbindung verwendet wird, aus der Sicht des Benutzers, in nur eine Richtung. Eine TCP-Strom erfordert, dass alle Pakete gesendet, die von der Empfangseinrichtung bestätigt werden. Als Ergebnis kann, selbst wenn die tatsächlichen Daten nur in einer Richtung gesendet wird, Kollision mit Rück Pakete, in die andere Richtung erzeugt werden.

Geschichte

Das Protokoll, das IEEE 802.3 Klausel 28 wurde aus einer patentierten Technologie von National Semiconductor als NWay bekannt entwickelt. Das Unternehmen hat einen Brief an Sicherheit für alle, die ihr System für eine einmalige Lizenzgebühr nutzen. Ein weiteres Unternehmen ist seit dem die Rechte an diesem Patent erworben.

Patente

Autonegotiation ist durch die US-Patente US-Patent 5.617.418 bedeckt; Das US-Patent 5.687.174; E Das US-Patent RE39,405 E; E Das US-Patent RE39,116 E; 971.018; 146.729; 430.143

Die europäischen Patentanmeldungen SN 93308568,0; Korean Patent 286.791, taiwanesische Patent Nr 098.359 japanische Patent Nr 3.705.610; Die japanische Patent 4234. Applications SN H5-274147; Koreanischen Patentanmeldungen SN 22995/93; Taiwanesischen Patentanmeldungen SN 83104531;

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