Tự động hóa – Wikipedia

Posted on by lordneo

Tự động hóa là một cơ chế và quy trình báo hiệu được Ethernet sử dụng trên cặp xoắn mà hai thiết bị được kết nối chọn các tham số truyền chung, như tốc độ, chế độ song công và điều khiển luồng. Trong quá trình này, trước tiên các thiết bị được kết nối chia sẻ khả năng của chúng liên quan đến các tham số này và sau đó chọn chế độ truyền hiệu suất cao nhất mà cả hai đều hỗ trợ.

Tự động hóa được định nghĩa trong điều 28 của IEEE 802.3. [1] và ban đầu là một thành phần tùy chọn trong tiêu chuẩn Fast Ethernet. [2] Nó tương thích ngược với các xung liên kết thông thường ( NLP ) được sử dụng bởi 10BASE-T. [3] Giao thức được mở rộng đáng kể trong tiêu chuẩn gigabit Ethernet và bắt buộc đối với Ethernet gigabit 1000BASE-T qua cặp xoắn. ​​ [4]

Trong mô hình OSI, autonegotiation nằm trong lớp vật lý.

Tổng quan [ chỉnh sửa ]

Năm 1995, một tiêu chuẩn [ chỉ định ] đã được phát hành để cho phép các bộ điều hợp mạng được kết nối để đàm phán tốt nhất chế độ chia sẻ có thể hoạt động. Tiêu chuẩn tự động hóa ban đầu có một cơ chế phát hiện tốc độ nhưng không phải là cài đặt song công của các đồng nghiệp Ethernet không sử dụng tự động hóa.

Tự động hóa có thể được sử dụng bởi các thiết bị có khả năng nhiều tốc độ truyền, các chế độ song công khác nhau (bán song công và song công hoàn toàn) và các tiêu chuẩn khác nhau ở cùng tốc độ (mặc dù trên thực tế chỉ có một tiêu chuẩn ở mỗi tốc độ ). Mỗi thiết bị đều tuyên bố các khả năng công nghệ nghĩa là các chế độ hoạt động có thể có của nó và chế độ tốt nhất được chọn từ các chế độ được chia sẻ giữa chúng, với tốc độ cao hơn được ưu tiên hơn và song công hoàn toàn được ưu tiên cùng tốc độ.

Phát hiện song song được sử dụng khi một thiết bị có khả năng tự động hóa được kết nối với thiết bị không. Điều này xảy ra nếu một thiết bị không hỗ trợ autonegotiation hoặc autonegotiation bị vô hiệu hóa về mặt hành chính trên một thiết bị. Trong điều kiện này, thiết bị có khả năng tự động hóa có thể xác định và khớp tốc độ với thiết bị kia. Quy trình này không thể xác định khả năng song công, do đó, một nửa song công luôn được giả định.

Các tiêu chuẩn cho 1000BASE-T, 1000BASE-TX và 10GBASE-T yêu cầu tự động hóa. Khác với chế độ tốc độ và song công, chế độ tự động được sử dụng để giao tiếp loại cổng (cổng đơn hoặc đa kênh) và các tham số chính-phụ (cho dù nó được cấu hình thủ công hay không, cho dù thiết bị là chính hay phụ nếu đây là trường hợp và bit hạt giống chủ nô khác).

Tín hiệu điện [ chỉnh sửa ]

Một chuỗi các xung liên kết thông thường, được sử dụng bởi các thiết bị 10BASE-T để thiết lập tính toàn vẹn liên kết.

Tự động đàm phán (trước đây là "NWay") được dựa trên các xung tương tự như các xung được sử dụng bởi các thiết bị 10BASE-T để phát hiện sự hiện diện của kết nối với thiết bị khác. Các xung kết nối hiện tại này được gửi bởi các thiết bị Ethernet khi chúng không gửi hoặc nhận bất kỳ khung nào. Chúng là các xung điện đơn cực dương chỉ có thời lượng danh nghĩa là 100 ns, với độ rộng xung tối đa 200 ns, [5] được tạo ra trong khoảng thời gian 16 ms (với dung sai biến đổi thời gian là 8 ms). Các xung này được gọi là thử nghiệm tính toàn vẹn liên kết (LIT) trong thuật ngữ 10BASE-T, và được gọi là xung liên kết thông thường (NLP) trong đặc tả thương lượng tự động.

Một thiết bị phát hiện lỗi của liên kết nếu không nhận được khung hoặc hai xung LIT trong 50-150 ms. Để sơ đồ này hoạt động, các thiết bị phải gửi xung LIT bất kể nhận được bất kỳ.

Ba cụm xung liên kết nhanh, được sử dụng bởi các thiết bị tự động hóa để tuyên bố khả năng của chúng.

Tự động đàm phán sử dụng các xung tương tự được gắn nhãn là NLP. NLP vẫn là đơn cực, chỉ dương, và trong khoảng thời gian danh nghĩa là 100 ns; nhưng mỗi LIT được thay thế bằng một xung xung gồm 17 đến 33 xung được gửi 125 cách nhau. Mỗi xung xung như vậy được gọi là xung liên kết nhanh (FLP). Khoảng thời gian giữa thời điểm bắt đầu của mỗi cụm FLP là 16 mili giây giống như giữa các xung liên kết thông thường (dung sai biến đổi là 8 ms).

Làm thế nào một từ mã liên kết (một từ 16 bit) được mã hóa trong một xung xung liên kết nhanh

Cụm FLP bao gồm 17 NLP trong khoảng thời gian 125 (khoảng cách 14) Giữa mỗi cặp của hai NLP liên tiếp (tức là ở mức 62,5 lượt sau NLP đầu tiên của cặp xung) có thể có một xung dương bổ sung. Sự hiện diện của xung bổ sung này biểu thị logic 1, sự vắng mặt của nó là logic 0. Kết quả là, mỗi FLP chứa một từ dữ liệu gồm 16 bit. Từ dữ liệu này được gọi là từ mã liên kết (LCW). Các bit của từ mã liên kết được đánh số từ 0 đến 15, trong đó bit 0 tương ứng với xung đầu tiên có thể có trong thời gian và bit 15 đến cuối cùng.

Từ mã liên kết cơ sở [ chỉnh sửa ]

Mỗi xung xung liên kết nhanh truyền một từ 16 bit được gọi là từ mã liên kết. Từ đầu tiên như vậy được gọi là từ mã liên kết cơ sở và các bit của nó được sử dụng như sau:

  • 0 Trường4: trường chọn: nó cho biết tiêu chuẩn nào được sử dụng giữa IEEE 802.3 và IEEE 802.9;
  • 5 mật12: trường khả năng công nghệ: đây là chuỗi các bit mã hóa các chế độ hoạt động có thể có trong 100BASE Chế độ -T và 10BASE-T;
  • 13: lỗi từ xa: lỗi này được đặt thành một khi thiết bị phát hiện lỗi liên kết;
  • 14: xác nhận: thiết bị đặt chế độ này thành một để biểu thị nhận chính xác của mã từ liên kết cơ sở từ bên kia; điều này được phát hiện bằng cách nhận ít nhất ba từ mã cơ sở giống hệt nhau;
  • 15: trang tiếp theo: bit này được sử dụng để biểu thị ý định gửi các từ mã liên kết khác sau từ mã liên kết cơ sở;

Khả năng công nghệ trường bao gồm tám bit. Đối với IEEE 802.3, đây là như sau:

  • bit 0: thiết bị hỗ trợ 10BASE-T
  • bit 1: thiết bị hỗ trợ 10BASE-T ở chế độ song công hoàn toàn
  • bit 2: thiết bị hỗ trợ 100BASE-TX
  • bit 3: thiết bị hỗ trợ 100BASE-TX ở chế độ song công hoàn toàn
  • bit 4: thiết bị hỗ trợ 100BASE-T4
  • bit 5: pause
  • bit 6: tạm dừng không đối xứng cho song công hoàn toàn
  • bit 7: dành riêng

Bit xác nhận được sử dụng để báo hiệu nhận tín hiệu chính xác từ mã cơ sở. Điều này tương ứng với việc đã nhận được ba bản sao giống hệt của từ mã cơ sở. Khi nhận được ba bản sao giống hệt nhau này, thiết bị sẽ gửi một từ mã liên kết với bit xác nhận được đặt thành một từ sáu lần đến tám lần.

Các từ mã liên kết cũng được gọi là trang . Do đó, từ mã liên kết cơ sở được gọi là trang cơ sở. Bit trang tiếp theo của trang cơ sở là 1 khi thiết bị có ý định gửi các trang khác, có thể được sử dụng để giao tiếp các khả năng khác. Các trang bổ sung này chỉ được gửi nếu cả hai thiết bị đã gửi các trang cơ sở với bit trang tiếp theo được đặt thành 1. Các trang bổ sung vẫn được mã hóa dưới dạng các từ mã liên kết (sử dụng 17 xung đồng hồ và xung lên đến 16 bit).

Tin nhắn và không được định dạng trang tiếp theo [ chỉnh sửa ]

Trang cơ sở (từ mã liên kết cơ sở) là đủ cho các thiết bị quảng cáo những cái nào trong số các chế độ 10BASE-T, 100BASE-TX và 100BASE-T4 ủng hộ. Đối với Ethernet gigabit, cần có hai trang khác. Những trang này là được gửi nếu cả hai thiết bị đã gửi các trang cơ sở với bit trang tiếp theo được đặt thành một.

Các trang bổ sung có hai loại: trang tin nhắn và trang không được định dạng . Các trang này vẫn là các từ 16 bit được mã hóa dưới dạng xung giống như trang cơ sở. Mười một bit đầu tiên của họ là dữ liệu, trong khi bit thứ hai đến cuối cùng cho biết trang đó là trang thông báo hay trang không được định dạng. Bit cuối cùng của mỗi trang biểu thị sự hiện diện của một trang bổ sung.

Các chế độ được hỗ trợ 1000BASE-T và dữ liệu chủ-nô lệ (được sử dụng để quyết định thiết bị nào trong hai thiết bị đóng vai trò là chủ và thiết bị nào đóng vai trò là nô lệ) được gửi bằng một trang tin nhắn, theo sau là một trang không được định dạng. Trang tin nhắn chứa:

  • Khả năng bán song công
  • cho dù thiết bị là cổng đơn hay đa cổng
  • cho dù chủ / nô lệ được cấu hình thủ công hay không
  • cho dù thiết bị được cấu hình thủ công là chủ hay phụ

Trang không được định dạng có chứa một Từ 10 bit, được gọi là giá trị hạt giống chủ-nô.

Ưu tiên [ chỉnh sửa ]

Khi nhận được khả năng công nghệ của thiết bị kia, cả hai thiết bị quyết định chế độ hoạt động tốt nhất có thể được hỗ trợ bởi cả hai thiết bị. Mức độ ưu tiên trong số các chế độ được chỉ định trong phiên bản 2015 của 802.3 như sau: [6]

  1. song công hoàn toàn 10GBASE-T
  2. song công toàn bộ 1000BASE-T
  3. song công hoàn toàn 1000BASE-T
  4. 100BASE-T2 song công hoàn toàn
  5. Bán song công toàn bộ 100BASE-TX
  6. Bán song công 100BASE-T2
  7. Bán song công 100BASE-T4
  8. Bán song công 100BASE-TX
  9. Bán song công hoàn toàn 10BASE-T
  10. 10BASE-T từ, trong số các chế độ được cả hai thiết bị hỗ trợ, mỗi thiết bị sẽ chọn chế độ cao nhất trong danh sách này.

    Các vấn đề về khả năng tương tác [ chỉnh sửa ]

    Phiên bản đầu tiên của thông số kỹ thuật tự động hóa, IEEE 802.3u, được mở cho các cách hiểu khác nhau. Mặc dù hầu hết các nhà sản xuất thực hiện tiêu chuẩn này theo một cách, một số người khác, bao gồm cả mạng khổng lồ Cisco, đã triển khai nó theo một cách khác. Tự động hóa giữa các thiết bị thực hiện nó khác nhau thất bại. Các vấn đề như thế này với chế độ tự động hóa đã khiến nhiều quản trị viên mạng tự đặt chế độ tốc độ và chế độ song công của mỗi thẻ giao diện mạng. Tuy nhiên, việc sử dụng cấu hình cài đặt thủ công cũng có thể dẫn đến sự không khớp song công, đặc biệt khi hai thiết bị được kết nối là:

    • Một cài đặt thủ công thành một nửa song công và một được đặt thủ công thành song công hoàn toàn
    • Một cài đặt thành tự động hóa và một cài đặt thủ công thành song công

    Các vấn đề không khớp song công rất khó chẩn đoán vì mạng rõ ràng đang hoạt động và các chương trình đơn giản được sử dụng để kiểm tra mạng như ping báo cáo kết nối hợp lệ; tuy nhiên, mạng chậm hơn nhiều so với dự kiến.

    Các phần gây tranh cãi về thông số kỹ thuật tự động hóa đã bị loại bỏ bởi bản phát hành năm 1998 của phiên bản 802.3. Sau đó, tiếp theo là việc phát hành IEEE 802.3ab vào năm 1999. Tiêu chuẩn mới quy định rằng Ethernet gigabit qua dây đồng yêu cầu tự động hóa. Hiện tại, hầu hết các nhà sản xuất thiết bị mạng đều khuyên bạn nên sử dụng chế độ tự động hóa trên tất cả các cổng truy cập và cho phép nó làm cài đặt mặc định của nhà máy. [7][8][9]

    Không khớp song công [ chỉnh sửa ]

    Xảy ra lỗi không khớp được cấu hình trong các chế độ song công khác nhau. Điều này có thể xảy ra ví dụ nếu một cái được cấu hình để tự động hóa trong khi cái còn lại có chế độ hoạt động cố định là song công hoàn toàn (không có chế độ tự động hóa). Trong các điều kiện như vậy, thiết bị tự động phát hiện chính xác tốc độ hoạt động, nhưng không thể phát hiện chính xác chế độ song công. Kết quả là, nó đặt tốc độ chính xác nhưng bắt đầu sử dụng chế độ bán song công.

    Khi một thiết bị hoạt động ở chế độ song công hoàn toàn trong khi thiết bị kia hoạt động ở chế độ bán song công, kết nối chỉ hoạt động với thông lượng rất thấp khi cả hai thiết bị đều cố gắng gửi khung hình cùng một lúc. Điều này là do dữ liệu có thể được gửi theo cả hai hướng cùng một lúc ở chế độ song công hoàn toàn, nhưng chỉ theo một hướng tại một thời điểm ở chế độ bán song công. Do đó, một thiết bị song công hoàn toàn có thể truyền dữ liệu trong khi thiết bị đang nhận. Tuy nhiên, nếu thiết bị kia hoạt động ở chế độ bán song công, nó không mong nhận được dữ liệu (vì hiện tại nó đang gửi); do đó, nó cảm nhận được một vụ va chạm và cố gắng gửi lại khung mà nó đang gửi. Tùy thuộc vào thời gian, thiết bị bán song công có thể cảm nhận được xung đột muộn, thiết bị sẽ hiểu là lỗi cứng thay vì hậu quả bình thường của CSMA / CD và có thể không cố gửi lại khung. Mặt khác, thiết bị song công hoàn toàn không phát hiện bất kỳ va chạm nào và không gửi lại khung, ngay cả khi thiết bị kia đã loại bỏ nó như bị hỏng do va chạm. Tuy nhiên, thiết bị song công hoàn toàn, không hy vọng các khung đến sẽ bị cắt bớt do phát hiện va chạm, sẽ báo cáo các lỗi trình tự kiểm tra khung từ các khung bị hủy mà thiết bị bán song công đã cố gửi. Sự kết hợp của các va chạm (muộn) được báo cáo ở đầu bán song công và các lỗi FCS được báo cáo bởi đầu song công hoàn toàn có thể được sử dụng như một dấu hiệu cho thấy có sự không khớp song công.

    Mất gói tin này xảy ra khi cả hai thiết bị đang truyền cùng một lúc. Điều này có thể xảy ra ngay cả khi liên kết được sử dụng, từ quan điểm của người dùng, chỉ theo một hướng. Luồng TCP yêu cầu tất cả các gói được gửi phải được thiết bị nhận nhận. Kết quả là, ngay cả khi dữ liệu thực tế chỉ được gửi theo một hướng, xung đột có thể được tạo ra với các gói xác nhận di chuyển theo hướng khác.

    Lịch sử [ chỉnh sửa ]

    Giao thức trở thành điều khoản 28 của IEEE 802.3 được phát triển từ một công nghệ được cấp bằng sáng chế bởi National S bán dẫn có tên là NAay. Công ty đã đưa ra một thư bảo đảm cho bất kỳ ai sử dụng hệ thống của họ với phí giấy phép một lần. [10] Một công ty khác đã mua bản quyền của bằng sáng chế đó. [11]

    Bằng sáng chế [ chỉnh sửa ]

    Tự động hóa được bảo vệ bởi các bằng sáng chế của Hoa Kỳ Hoa Kỳ Bằng sáng chế 5.617.418 ; Hoa Kỳ Bằng sáng chế 5.687.174 ; E Hoa Kỳ bằng sáng chế RE39,405 E ; E Hoa Kỳ bằng sáng chế RE39.116 E ; 971.018 (nộp 1992-11-02); 146.729 (nộp 1993-11-01); 430.143 (nộp 1995-04-26) [11]

    Ứng dụng bằng sáng chế châu Âu SN 93308568.0 (DE, FR, GB, IT, NL); Bằng sáng chế Hàn Quốc số 286791, Bằng sáng chế Đài Loan số 098359, Bằng sáng chế Nhật Bản số 3705610; Bằng sáng chế Nhật Bản 4234. Ứng dụng SN H5-274147; Đơn xin cấp bằng sáng chế của Hàn Quốc SN 22995/93; Đơn xin cấp bằng sáng chế của Đài Loan SN 83104531;

    Xem thêm [ chỉnh sửa ]

    • Tự động MDI-X để tự động cấu hình kết nối cáp thẳng hoặc cáp chéo

    Tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]]

    Liên kết ngoài [ chỉnh sửa ]