自协商技术白皮书-wy.doc

自协商技术白皮书 2016.10.6 自协商技术白皮书 关键词：自协商，FLP，NLP，CSMA/CD，PCS，全双工，半双工，并行检测 摘 要：本文介绍了自协商的基本原理和工作模式，以及自协商相关细节介绍。 缩略语： 缩略语 文全名 中文解释 FLP Fast Link Pulse 快速连接脉冲 NLP Normal Link pulse 普通连接脉冲 CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect 载波监听多路访问/冲突检测 PCS Physical Coding Sub-layer 物理编码子层 OSI Open System Interconnection 开放式系统互联参考模型  1.概述 1.1 产生背景 最早的以太网都是10M半双工的，所以需要CSMA/CD等一系列机制保证系统的稳定性。 随着技术的发展，出现了全双工，接着又出现了100M，以太网的性能大大改善。但是随之而来的问题是：如何保证原有以太网络和新以太网的兼容？ 于是，提出了自动协商技术来解决这种矛盾。自动协商的主要功能就是使物理链路两端的设备通过交互信息自动选择同样的工作参数。自动协商的内容主要包括双工模式、运行速率以及流控等参数。一旦协商通过，链路两端的设备就锁定在同样的双工模式和运行速率。 1.2 技术优点 自协商功能允许一个网络设备能够将自己所支持的工作模式信息传达给网络上的对端，并接受对方可能传递过来的相应信息，从而解决双工和10M/100M速率自协商问题。自协商功能完全由物理层芯片设计实现，因此并不使用专用数据包或带来任何高层协议开销。 2.自协商介绍 2.1 概念及原理 802．3标准中的第28条是这样定义自动协商功能的：它允许一个设备向链路远端的设备通告自己所运行的工作方式，并且侦测远端通告的相应的运行方式。自动协商的目的是给共享一条链路的两台设备提供一种交换信息的方法，并自动配置它们工作在最优能力下。 照字面上来讲，自动协商就是一种在两台设备间达到可能的最大传输速率的方式。它允许设备用一种方式“讨论”可能的传输速率，然后选择双方可接受的最佳速率。它们使用叫做快速链路脉冲的 FLP 交换各自传输能力的通告。FLP 可以让对端知道源端的传输能力是怎样的。当交换 FLP 时，两个站点根据以下从高到低的优先级侦测双方共有的最佳方式。 1000M 全双工 注：左边从上到下优先级依次递减 1000M 半双工 100M 全双工 100M 半双工 10M 全双工 10M 半双工 自协商功能的基本机制是：每个网络设备在上电、管理命令发出、或是用户干预时发出 FLP（快速连接脉冲），协商信息封装在这些FLP序列中。FLP中包含有时钟/数字序列，将这些数据从中提取出来就可以得到对端设备支持的工作模式，以及一些用于协商握手机制的其他信息。当一个设备不能对FLP作出有效反应，而仅返回一个NLP（普通连接脉冲）时，它被作为一个10BASE-T兼容设备。 快速链路脉冲FLP和普通链路脉冲NLP都仅使用于非屏蔽双绞线上，而不能应用在光纤媒体。 电口和光口自协商主要区别是在OSI中它们所处的位置不同。对于电口来说,协商发生在链路信号传输之前；对于光口来说，自协商机制与PCS（物理编码子层）在同一层，这意味着光口的协商必须先建立链路同步以后才可以进行协商。 2.2 相关术语 2.2.1 全双工和半双工概念 全双工是在微处理器与外围设备之间采用发送线和接受线各自独立的方法，可以使数据在两个方向上同时进行传送操作。指在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，这好像我们平时打电话一样，说话的同时也能够听到对方的声音。 所谓半双工就是指一个时间段内只有一个动作发生，举个简单例子，一条窄窄的马路，同时只能有一辆车通过，当有两辆车对开，这种情况下就只能一辆先过，等到头后另一辆再开，这个例子就形象的说明了半双工的原理。早期的对讲机、以及早期集线器等设备都是基于半双工的产品。随着技术的不断进步，现在制造的网卡、交换机、路由器都支持全双工模式。半双工的网络设备已经逐渐退出历史舞台。 2.2.2 全双工和半双工以太网的特点 1、半双工以太网 ①任意时刻只能接收数据或者发送数据 ②采用CSMA/CD访问机制 ③有最大传输距离的限制 2、全双工以太网 ①同一时刻可以接收和发送数据 ②传输数据帧的效率大大提高，最大吞吐量达到双倍速率 ③全双工从根本上解决了以太网的冲突问题，以太网从此告别CSMA/CD ④消除了半双工的物理距离限制 2.2.3 协商脉冲FLP 自协商是通过一种叫做快速连接脉冲（Fast Link Pulse）的信号实现的，简称 FLP。自协商的双方通过FLP来交换数据。FLP的编码方式如下图。 （