以太网端口技术（2）

本文摘自 “Melody” 博客，出处http://xnxycbq2010.blog.51cto.com/2399636/424248

以太网端口电口工作模式简单介绍：

1．以太网口的两端工作模式（10M半双工、10M全双工、100M半双工、100M全双工、自协商）必须设置一致。
2.如果一端是固定模式(无论是10M、100M)，另外一端是自协商模式，即便能够协商成功，自协商的那一端也将只能工作在半双工模式。
   
3.如果一端工作在全双工模式，另外一端工作在半双工模式(包括自协商出来的半双工，也一样处理)，Ping是没有问题的，流量小的时候也没有任何问题，流量达到约15%以上时，就会出现冲突、错包，最终影响了工作性能！
 
4.对于两端工作模式都是自协商，最后协商成的结果是“两端都支持的工作模式中优先级最高的那一类”。
 
5. 如果A端自协商，B端设置为100M全双工，A协商为100M半双工后，再强制将B改为10M全双工，A端也会马上向下协商到10M半双工；如果A端自协商，B端设置为10M全双工，A协商为10M半双工后，再强制将B改为100M全双工，会出现协商不成功，连接不上！这个时候，如果插拔一下网线，又会重新协商在100M半双工。
 
建议
   以太网口的两端工作模式必须设置一致。 否则，就会出现流量一大速度变慢的问题。大多数设备以太网口的默认的出厂设置是自协商。如果两端都是自协商，协商成功了，但网络不通，此时请检查网线是否支持100M。如果两端都是自协商，协商成功并且运行在全双工，在没有Link Down的前提下，将其中一端“立刻”设置为固定的“10M/100M全双工”，两端仍然能够工作在全双工。但是，万一将来插拔网线或者其他原因出现重新Link，就会重新协商为“一端全双工&一端半双工”的不稳定连接。因此，这种情况一定要避免！
 
自协商基本原理 
 
   自动协商模式是端口根据另一端设备的连接速度和双工模式，自动把它的速度调节到最高的公共水平，即线路两端能具有的最快速度和双工模式。
   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。
 
   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。FLT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。
 
   自动协商的内容主要包括双工模式、运行速率、流控等内容，一旦协商通过，链路两端的设备就锁定在这样一种运行模式下。1000M以太网也支持自协商，在此从略。
 
   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。PCS （Physical CodingSub-layer）
 
千兆光口自协商
   千兆光口可以工作在强制和自协商两种模式。802.3规范中千兆光口只支持1000M速率，支持全双工（Full）和半双工（Half）两种双工模式。

自协商和强制最根本的区别就是两者再建立物理链路时发送的码流不同，自协商模式发送的是/C/码，也就是配置（Configuration）码流，而强制模式发送的是/I/码，也就是idle码流。
 
千兆光口自协商过程:

1.两端都设置为自协商模式

双方互相发送/C/码流，如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配，则返回给对方一个带有Ack应答的/C/码，对端接收到Ack信息后，认为两者可以互通，设置端口为UP状态

2.一端设置为自协商，一端设置为强制

自协商端发送/C/码流，强制端发送/I/码流，强制端无法给对端提供本端的协商信息，也无法给对端返回Ack应答，故自协商端DOWN。但是强制端本身可以识别/C/码，认为对端是与自己相匹配的端口，所以直接设置本端端口为UP状态

3.两端均设置为强制模式

双方互相发送/I/码流，一端接收到/I/码流后，认为对端是与自己相匹配的端口，直接设置本端端口为UP状态 
 
MDI表示平行平行网线,MDIX表示交叉

MDI口是快速以太网100BASE-T定义的与介质有关接口（Media Dependent Interface）。MDI是指通过收发器发送的100BASE-T信号，即100BASE-TX、FX或T4信号。将集线器或交换机连接网络接口卡时，其发送和接收对通常是相互连接的。集线器或交换机之间连接时，通常需要一条跨接电缆，其中的发送和接收对是反接的。MDI是正常的UTP或STP连接，而MDI-X即是UPLINK口，MDI-X连接器的发送和接收对是在内部反接的，这就使得不同的设备（如集线器-集线器或集电器-交换机），可以利用常规的UTP或STP电缆实现背靠背的级联。

MDI、MDIX分别代表什么？

是网线的标准A类接法和B类接法. 
也就是人们通常所说的交叉网线和直联网线. 
直联网线就是白黄黄白绿蓝白兰绿白棕棕另一端同样如此. 
交叉网线就是另一端的1和3,2和6对调.这样就成了交叉网线,可以用于两台PC之间直接联接.

MDI,MDIX其实意思就是说网线顺序压错了没有关系.无论是直联的还是交叉的只要插上去都会自动实识.从而正确的加以使用.

一般现在的交换机和路由器都具备此功能. 
因为都具备了.所以好多人就不在关注.以为这是基本的功能了.也不太在意网线的选择了

以太网交换机属于MDIX设备，输出的以太网口属于MDIX接口，连接MDI类设备(如PC机)时，需要使用普通(平行)网线，如果采用交叉网线，是不能正确连接通信的。

当前某些最新的以太网交换机，如华为-3Com公司的QuidwayS3526以太网交换机的10／100M以太网口具备智能MDI／MDIX识别技术，可以自动识别连接的网线类型用户不管采用普通网线或者交叉网线均可以正确连接设备。极大方便了用户的使用。用户也可以对端口进行配置，将其强制配置成MDIX或者MDI工作方式。

端口自动翻转(AutoMDI/MDIX)-路由器重要性能指标之一

我们通常在选购路由器时,都会发现这个一项"支持端口自动翻转".可能也并不会有人在意,但是这一功能万万不可却少.  
    众所周知,网线分为:直通线,交差线和反转线

               直通线:两头都是A类(规范的制作方法,100M接法)
               交差线: 一头是A类,一头是B类
               反转线:一头是A类,另一头是完全把A反过来排

以上中:A类:   白橙 /橙 /白绿 /蓝 /白蓝 /绿 /白棕 /棕
         B类:     白绿 /绿 /白橙 /蓝 /白蓝 /橙 /白棕 /棕

              直通线用于连接不同类设备;电脑---交换机,交换机----路由器
              交叉线用于连接相同类设备;电脑----电脑 ,交换机----交换机
              反转线用于电脑直接连接路由器.电脑----路由器

    由以上可以看出,如果路由器不支持端口自动翻转(Auto MDI/MDIX)话,那么我们连接它们时就必须严格遵守以上原则.即如果要直接与电脑连接就必须使用反转线.这样一来,就会给用户带来很多麻烦.

     因此路由器一旦支持端口自动翻转,用户就可以省去这些麻烦,你可以使用以上三种线中的任意一种就可以随意连接任何设备,

    所以大家在购买路由器时,一定要买带有这项功能的路由器.一般情况下,近段时间来上市的路由器都支持端口自动翻转.目前这项功能已经主流的功能之一

MDI/MDI-X 是极性变换扭. 
网络的线材因使用连接对象不同有分"跳线"与"直线", 
很多人会对"跳线"与"直线"的使用时机会搞不清楚,为了避免使用错误的网络线,只要去按 MDI/MDIX 就可以将线的极性"变更"成正确的. 
线路对不对只要掌握一个原则就是看灯号,通常 HUB及 CA2000 /CAS2040上都会有 Link的灯号,你的线接上后如果相对应的 Link灯有亮就表示线的极性没有问题!

CAS2040 共有两个 MDI/MDIX按钮,Internet旁边的只管 Internet Port ,Port 4旁边的当然就只管 Port 4这个插孔了. 
Port 4 是留给你插计算机或 HUB(当 Port数不足时)用的,因为接 HUB时有些 HUB 并没有设计 Uplink Port ,所以 CAS2040提供你 MDI/MDIX按钮就不必担心用错网络线了,算是贴心的小功能!

    什么叫 mdi端口？是否 mdi和 mdix是成对出现的？起什么作用？

MDI口是快速以太网100BASE-T定义的与介质有关接口（Media Dependent Interface）。MDI是指通过收发器发送的100BASE-T信号，即100BASE-TX、FX、T4或T2信号。将集线器连接网络接口卡时，其发送和接收对通常是相互连接的。集线器之间连接时，通常需要一条跨接电缆，其中的发送和接收对是反接的。MDI是正常的UTP或STP连接，而MDI-X连接器的发送和接收对是在内部反接的，这就使得不同的设备（如集线器-集线器或集电器-交换机），可以利用常规的UTP或STP电缆实现背靠背的级联。”

而后又搜“AutoMDI/MDIX”，有这样一篇文章介绍的比较全面“

有过几年网络管理员经验的读者一定都知道在选择网线的时候需要注意一点的就是线序问题，我们常见的网线也主要分两种，一种是正线，另一种是反线。一般来说正线用于交换机连接路由器，交换机连接PC机；而反线则用于交换机连接交换机，路由器连接路由器，PC机连接PC机以及路由器连接PC机。不过近几年生产网络设备的厂商研发了一种叫做线序自适应的功能，通过这个功能可以自动检测连接到自己接口上的网线类型，能够自动进行调节。但是笔者在实际使用中却因为过分相信这个线序自适应而遭遇了网络故障，在这里笔者将问题的全过程写出来和各位IT168的读者分享，希望各位网管员在以后选择网线连接设备时一定要谨慎。 
故障起因与排除：
笔者也知道交换机有这种自适应功能，所以平时身边只需要随身携带一根正线网线即可。不过在最近一次网络调试中却着实让我为难了一把。事情是这样的:笔者接到下属部门的电话说发现有两台路由器无法正常通讯。于是拿着设备就赶往下属部门，进入其中一台路由器设置界面发现与另一个路由器连接的以太网端口根本没有激活，就好象没有连接任何网线一样。可是实际中却实实在在的用一根网线连接了两台路由器的LAN1以太接口。为什么会这样呢？笔者知道按照正常情况路由器和路由器之间连接应该使用反线，但是随着技术的发展，端口都具有跳线自适应功能，不管你用反线还是正线连接这些设备都可以工作的。不过为了保险笔者还是找了一根反线将原来的正线进行了替换。没想到问题一下解决了。两个路由器的接口都处于激活连接状态，网络也没有阻断问题了。

故障分析：
那么为什么用反线将原来的正线替换后网络就恢复正常了呢？这能说明一点的就是用正线连接两台路由器是行不通的。看来跳线的自适应并不是出现在每个设备上的，笔者使用的华为2621路由器的端口就不支持跳线自适应。所以说各位读者在连接设备时不要想当然的以为所有接口都是自适应正线反线，特别是路由器接口，大部分不支持跳线自适应功能，而对交换机来说则大部分支持这种线序自适应。最后笔者还询问了下属公司的网络管理员是否动过网线，得到的答复是前几天应急把这两台路由器之前的网线拿到别处了，而原来的网线是反线，由于下属公司的网络管理员认为路由器端口可以自适应所以拿了一条正线进行连接。

什么情况下可以线序自适应：

也许有的读者会问为什么有的路由器接口支持自适应线序呢？如何来区分自己的设备是否支持此功能呢？下面我们就来介绍这方面的知识。

所谓跳线自适应或者自适应线序，正确的叫法应该是端口MDI/MDIX自动适应，只有支持端口MDI/MDIX自动适应的端口才允许用户从任何一个端口连接到工作站，服务器或其它路由器交换机，而不需改变通常的双绞线连接方式，正线反线都可以正常工作。如何确认自己的设备端口支持跳线自适应功能呢？主要有以下几个方法。

查看用户手册：
看说明书上有哪些端口写明了支持Auto MDI/MDIX自适应，记住只有写明支持Auto MDI/MDIX自适应才说明有此功能。否则我们依然需要按照常规的连接方式来连接不同设备。

查看面板按钮：
一般交换机设备上会有一个MDI/MDIX按钮，不过有的路由器也拥有此按钮，我们可以通过按该按钮在MDI和MDIX工作模式之间进行切换。从而实现了同样两个设备可以使用不同线序的网线来连接，正线和反线连接设备只需要通过MDI/MDIX按钮来切换就可以满足需求。当然在实际连接时我们可以先在MDI模式工作，如果网络有问题或者端口不激活再切换到MDIX模式即可。

查看管理台命令：
有的设备可以通过内部命令来完成端口在MDI和MDIX之间的切换工作。具体命令如下——[Quidway-Ethernet0/1]mdi{across|normal|auto}

输入“mdi auto”就是启用Auto MDI/MDIX自适应功能，输入mdi across就是使用mdix连接模式，输入mdi normal就是使用常规的mdi连接模式。当然为了方便我们日常工作维护，笔者建议大家在使用过程中直接输入mdiauto命令，这样不管你的线缆是什么类型路由器都会和传统交换机一样自动适应线序。

对于大部分交换机来说端口都是支持Auto MDI/MDIX自适应功能的，但是路由器的接口就不一定了，所以我们在按照网络拓扑连接网络设备时最好不要想当然的认为所有设备都支持Auto MDI/MDIX自适应功能，挑选连接网线时也要特别注意，不要正线反线不分的盲目使用。按照标准方法连接可以帮助我们快速解决故障，减少无谓问题的发生。

为什么路由器不支持自适应：
因为一般情况下路由器连接对象都是交换机，交换机可以实现线序的自动适应，所以路由器上不用重复添加了。而且添加一个功能就要提高相应的成本，不在路由器上添加线序自适应的功能也是从用户角度考虑，降低产品成本。另外CISCO公司的路由器也不支持这种线序自适应。不过根据华为3COM工作人员的介绍，目前华为3COM的MSR路由器等新产品已经具备了这种端口线序自适应功能，这样用户在连接网络设备时会更加轻松，更加方便。