自協(xié)商原理：
?????????? 自協(xié)商是通過一種叫做快速連接脈沖（Fast Link Pulse）的信號實現(xiàn)的，簡稱FLP。自協(xié)商的雙方通過FLP來交換數(shù)據(jù)。

?????? 在具備自協(xié)商能力的端口沒有Link的情況下，端口一直發(fā)送FLP，在FLP中包含著自己的連接能力信息，包括支持的速率能力、雙工能力、流控能力等。這個連接能力是從自協(xié)商能力寄存器中得到的（Auto-Negotiation Advertisement Register ，PHY標(biāo)準(zhǔn)寄存器地址4 ）。FLP中的編碼方式如圖。依靠脈沖位置編碼攜帶數(shù)據(jù)。一個FLP突發(fā)包含33個脈沖位置。17個奇數(shù)位置脈沖為時鐘脈沖，時鐘脈沖總是存在的；16個偶數(shù)位置脈沖用來表示數(shù)據(jù)：此位置有脈沖表示1，此位置沒有脈沖表示0。這樣1個FPL的突發(fā)就可以傳輸16bit的數(shù)據(jù)。自協(xié)商交互數(shù)據(jù)就這樣通過物理線路被傳輸。

?????? 如果兩端都支持自協(xié)商，則都會接收到對方的FLP，并且把FLP中的信息解碼出來。得到對方的連接能力。并且把對端的自協(xié)商能力值記錄在自協(xié)商對端能力寄存器中（Auto-Negotiation Link Partner Ability Register ， PHY標(biāo)準(zhǔn)寄存器地址5 ）。同時把狀態(tài)寄存器（PHY標(biāo)準(zhǔn)寄存器地址1）的自協(xié)商完成bit（bit5）置成1。在自協(xié)商未完成的情況下，這個bit一直為0。然后各自根據(jù)自己和對方的最大連接能力，選擇最好的連接方式Link。比如，如果雙方都即支持10M也支持100M，則速率按照100M連接；雙方都即支持全雙工也支持半雙工，則按照全雙工連接。一定連接建立后，FLP就停止發(fā)送。直到鏈路中斷，或者得到自協(xié)商Restart命令時，才會再次發(fā)送FLP。
并行檢測
為了保證在對端不能支持自協(xié)商的情況下也能連接，引入了被稱為并行檢測（Parallel Detection）的機(jī)制。在一端打開自協(xié)商，另一端關(guān)閉自協(xié)商的情況下，連接的建立就依靠并行檢測功能實現(xiàn)。
并行檢測機(jī)制是這樣的：在具有自協(xié)商能力的設(shè)備端口上，如果接收不到FLP，則檢測是否有10M鏈路的特征信號或100M鏈路的特征信號。
?????? 1） 如果設(shè)備是10M設(shè)備，不支持自協(xié)商，則在鏈路上發(fā)送普通連接脈沖（Normal Link Pulse）簡稱NLP。NLP僅僅表示設(shè)備在位，不包含其它的額外信息。
?????? 2） 如果是100M設(shè)備，不支持自協(xié)商，則在沒有數(shù)據(jù)的情況下，在鏈路上一直發(fā)送4B/5B編碼的Idle符號。
并行檢測機(jī)制如果檢測到NLP，則知道對方支持10M速率；如果檢測到4B/5B編碼的Idle符號，則知道對方支持100M速率。但是對方是否支持全雙工、是否支持流控幀這些信息是無法得到的。因此在這種情況下，認(rèn)為對方只支持半雙工，不支持全雙工，且不支持流控幀。

?????? 基于以上原理，在對端不打開自協(xié)商時，打開自協(xié)商的一方只能協(xié)商成半雙工模式。

?????? 802.3協(xié)議規(guī)定，通過并行檢測建立連接后，PHY的狀態(tài)寄存器（PHY標(biāo)準(zhǔn)寄存器地址1）的自協(xié)商完成bit（bit5）依然要置位成1，盡管鏈路上并非使用了真正的自協(xié)商操作。同時規(guī)定在自協(xié)商完成bit為1的情況下，本地自協(xié)商能力寄存器（PHY標(biāo)準(zhǔn)寄存器地址4）和對端自協(xié)商能力寄存器（PHY標(biāo)準(zhǔn)寄存器地址5）是有意義的。所以，要把寄存器5中的數(shù)據(jù)更新。如果建立的連接為10M，則寄存器5的10M能力bit（bit5）置1，其它bit置0，表示對端只能支持10M半雙工；如果建立的連接為100M，則寄存器5的100M能力bit（bit7）置1，其它bit置0，表示對端只能支持100M半雙工。

千兆光口自協(xié)商:

?????? 千兆光口可以工作在強(qiáng)制和自協(xié)商兩種模式。802.3規(guī)范中千兆光口只支持1000M速率，支持全雙工（Full）和半雙工（Half）兩種雙工模式。

千兆光口自協(xié)商過程：

1） 兩端都設(shè)置為自協(xié)商模式

??????? 雙方互相發(fā)送/C/碼流，如果連續(xù)接收到3個相同的/C/碼且接收到的碼流和本端工作方式相匹配，則返回給對方一個帶有Ack應(yīng)答的/C/碼，對端接收到Ack信息后，認(rèn)為兩者可以互通，設(shè)置端口為UP狀態(tài)

2） 一端設(shè)置為自協(xié)商，一端設(shè)置為強(qiáng)制

?????? 自協(xié)商端發(fā)送/C/碼流，強(qiáng)制端發(fā)送/I/碼流，強(qiáng)制端無法給對端提供本端的協(xié)商信息，也無法給對端返回Ack應(yīng)答，故自協(xié)商端DOWN。但是強(qiáng)制端本身可以識別/C/碼，認(rèn)為對端是與自己相匹配的端口，所以直接設(shè)置本端端口為UP狀態(tài)

3） 兩端均設(shè)置為強(qiáng)制模式

?????? 雙方互相發(fā)送/I/碼流，一端接收到/I/碼流后，認(rèn)為對端是與自己相匹配的端口，直接設(shè)置本端端口為UP狀態(tài)

注意：

?????? 以太網(wǎng)交換機(jī)的兩個千兆電口對接時，如果一端配置成強(qiáng)制千兆全雙工模式，那么協(xié)商結(jié)果很可能是千兆全雙工模式。這個結(jié)果和常識相悖。正常情況下，一端強(qiáng)制一端自協(xié)商的話，協(xié)商結(jié)果應(yīng)該是半雙工模式。
　　 之所以出現(xiàn)上面的情況，是因為這里的強(qiáng)制模式是假象，實際上端口依然工作在自協(xié)商模式，只是取消了千兆全雙工以外的能力。這樣，兩個自協(xié)商模式的端口對接，協(xié)商出全雙工模式也就是意料之中的事了。如果再深入一點(diǎn)點(diǎn)，就會產(chǎn)生一個疑問——為什么交換機(jī)要這樣設(shè)定呢？這要從千兆電口的工作原理說起。
　　 兩個千兆電口對接時，一端要工作在master模式，另一端則工作在slave模式。Slave一端不使用自己的時鐘，而是從接收到的信號中恢復(fù)時鐘，自己發(fā)送信號時就使用恢復(fù)出來的時鐘。這樣，可以有效保證雙方的同步。但是，誰當(dāng)master，誰又當(dāng)slave呢？這就要通過自協(xié)商功能做出裁決。正是因為這個原因，IEEE 802.3ab-1999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，自協(xié)商功能是1000BASE-T以太網(wǎng)的必選項。

總結(jié)

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