以太網接口的雙工模式及自動協商原理

       以太網相信你們不會陌生，由於以太網是當今現有局域網採用的最通用的通訊協議標準，使用很是普遍。有必定網絡知識的朋友，可能會知道以太網有半雙工和全雙工兩種工做模式，並且全雙工模式比半雙工模式要好。那麼這兩種模式具體有什麼區別呢？以太網設備之間的雙工模式又是如何進行協商的呢？下面爲你們詳細介紹。

1、全雙工和半雙工的概念

 

一、全雙工（Full Duplex）

       是在微處理器與外圍設備之間採用發送線和接受線各自獨立的方法，可使數據在兩個方向上同時進行傳送操做。指在發送數據的同時也可以接收數據，二者同步進行，這好像咱們平時打電話同樣，說話的同時也可以聽到對方的聲音。 　　

 

二、半雙工（Half Duplex）

       所謂半雙工就是指一個時間段內只有一個動做發生，舉個簡單例子，一條窄窄的馬路，同時只能有一輛車經過，當目前有兩量車對開，這種狀況下就只能一輛先過，等到頭兒後另外一輛再開，這個例子就形象的說明了半雙工的原理。早期的對講機、以及早期集線器等設備都是基於半雙工的產品。隨着技術的不斷進步，最近10年製造的網卡、交換機、路由器都支持全雙工模式。半雙工的網絡設備已經逐漸退出歷史舞臺。

 

2、全雙工和半雙工以太網的特色

 

一、半雙工以太網

1）任意時刻只能接收數據或者發送數據。

2）採用CSMA/CD訪問機制。

3）有最大傳輸距離的限制。

 

二、全雙工以太網

1）同一時刻能夠接收和發送數據。

2）傳輸數據幀的效率大大提升，最大吞吐量達到雙倍速率。

3）全雙工從根本上解決了以太網的衝突問題，以太網今後告別CSMA/CD。

4）消除了半雙工的物理距離限制。

 

3、以太網的自動協商

 

一、自動協商的目的

       最先的以太網都是10M半雙工的，因此須要CSMA/CD等一系列機制保證系統的穩定性。隨着技術的發展，出現了全雙工，接着又出現了100M，以太網的性能大大改善。可是隨之而來的問題是：如何保證原有以太網絡和新以太網的兼容？

       因而，提出了自動協商技術來解決這種矛盾。自動協商的主要功能就是使物理鏈路兩端的設備經過交互信息自動選擇一樣的工做參數。自動協商的內容主要包括雙工模式、運行速率以及流控等參數。一旦協商經過，鏈路兩端的設備就鎖定在一樣的雙工模式和運行速率。

 

二、以太網自協商機制的標準

1）百兆以太網標準IEEE 802.3u規範，將自協商做爲可選功能。

2）千兆以太網標準IEEE 802.3z規範，將自協商做爲強制功能，全部設備必須遵循而且必須默認啓用自協商。

 

三、自動協商原理

       自動協商是創建在雙絞線以太網的一種底層機制上的，它只對雙絞線以太網有效。光纖接口的以太網不能進行自動協商。

       在雙絞線鏈路上，若是沒有數據傳輸，鏈路並非一直空閒，而是不斷的互相發送一種頻率較低的脈衝信號，任何具備雙絞線接口的以太網卡都能識別這種信號。若是再插入一些頻率更低的脈衝，這些脈衝稱爲快速鏈路脈衝FLP（Fast Link Pulse），兩端設備也能識別。因而，能夠利用FLP進行少許的數據傳輸，達到自動協商的目的。

 

       以太網速率雙工鏈路自協商優先級別從高到低，順序以下：

 

1）1000M全雙工

2）1000M半雙工

3）100M全雙工

4）100M半雙工

5）10M全雙工

6）10M半雙工

 

       若是協商經過，網卡就把鏈路置爲激活狀態，能夠開始傳輸數據了。若是不能經過，則該鏈路不能使用。

       若是有一端不支持自動協商，則支持自動協商的一端選擇一種默認的方式工做，通常狀況下是10M半雙工模式。

       例如：把一臺使用100M網卡的計算機鏈接到1000M的交換機上，假如交換機的端口設置爲自動協商，最終交換機的端口會協商爲100M全雙工模式。假如交換機的端口強制設置爲1000M，將致使自協商不能經過，此計算機沒法鏈接網絡。

       自協商徹底由物理層芯片設計實現，所以並不使用專用數據包或帶來任何高層協議開銷。

 

原文出處：http://www.net1980.com/2011/01/05/duplex/