La negociación automática es un mecanismo y procedimiento de señalización que utiliza Ethernet sobre par trenzado mediante el cual dos dispositivos conectados eligen parámetros de transmisión comunes, como velocidad, modo dúplex y control de flujo . En este proceso, los dispositivos conectados primero comparten sus capacidades con respecto a estos parámetros y luego eligen el modo de transmisión de mayor rendimiento que ambos admiten.
La negociación automática para par trenzado se define en la cláusula 28 de IEEE 802.3. [1] y originalmente era un componente opcional en el estándar Fast Ethernet . [2] Es compatible con versiones anteriores de los pulsos de enlace normales ( NLP ) utilizados por 10BASE-T . [3] El protocolo se amplió significativamente en el estándar Gigabit Ethernet y es obligatorio para Gigabit Ethernet 1000BASE-T sobre par trenzado. [4]
En el modelo OSI , la autonegociación reside en la capa física .
En 1995 se publicó el estándar Fast Ethernet . Como introdujo una nueva opción de velocidad para los mismos cables, incluía un medio para que los adaptadores de red conectados negociaran el mejor modo de operación compartida posible. El protocolo de negociación automática incluido en la cláusula 28 del IEEE 802.3 se desarrolló a partir de una tecnología patentada por National Semiconductor conocida como NWay . La empresa emitió una carta de garantía para que cualquiera pudiera utilizar su sistema a cambio de una tarifa de licencia única. [5] Desde entonces, otra empresa ha comprado los derechos de esa patente. [6] [a]
La primera versión de la especificación de negociación automática, en el estándar IEEE 802.3u Fast Ethernet de 1995 , fue implementada de manera diferente por los distintos fabricantes, lo que generó problemas de interoperabilidad . Estos problemas llevaron a muchos administradores de red a configurar manualmente la velocidad y el modo dúplex de cada interfaz de red. Sin embargo, el uso de configuraciones manuales puede generar desajustes dúplex . Estos pueden ser difíciles de diagnosticar porque la red está funcionando nominalmente. Las utilidades de prueba de red simples, como ping, pueden informar una conexión válida. Sin embargo, el rendimiento de la red se verá afectado significativamente por los abortos de transmisión y las posteriores pérdidas de tramas Ethernet que resultan de un desajuste dúplex. Cuando se produce un desajuste dúplex, el lado de la conexión que utiliza half-duplex informará colisiones tardías, mientras que el lado que utiliza full-duplex informará errores FCS .
La especificación de negociación automática se mejoró en la versión de 1998 de IEEE 802.3. A esto le siguió la publicación del estándar IEEE 802.3ab Gigabit Ethernet en 1999, que especificó la negociación automática obligatoria para 1000BASE-T . La negociación automática también es obligatoria para las implementaciones de 1000BASE-TX y 10GBASE-T . Actualmente, la mayoría de los fabricantes de equipos de red recomiendan utilizar la negociación automática en todos los puertos de acceso y habilitarla como configuración predeterminada de fábrica. [7] [8] [9]
La autonegociación puede ser utilizada por dispositivos que son capaces de más de una velocidad de transmisión, diferentes modos dúplex (semidúplex y dúplex completo) y diferentes estándares de transmisión a la misma velocidad (aunque en la práctica solo se admite ampliamente un estándar en cada velocidad).
Durante la negociación automática, cada dispositivo declara sus capacidades tecnológicas , es decir, sus posibles modos de funcionamiento. Se elige el mejor modo común, prefiriéndose la velocidad más alta a la más baja, y el dúplex completo a la mitad del dúplex a la misma velocidad.
La detección paralela se utiliza cuando un dispositivo que es capaz de negociar automáticamente está conectado a uno que no lo es. Esto sucede si un dispositivo no admite la negociación automática o si la negociación automática está deshabilitada en un dispositivo. En esta condición, el dispositivo que es capaz de negociar automáticamente puede determinar y hacer coincidir la velocidad con el otro dispositivo. Este procedimiento no puede determinar la capacidad dúplex, por lo que siempre se supone que es semidúplex.
Además de la velocidad y el modo dúplex, se utiliza la negociación automática para comunicar los parámetros maestro-esclavo para Gigabit Ethernet . [10] [11]
Al recibir las capacidades tecnológicas del otro dispositivo, ambos dispositivos deciden el mejor modo de funcionamiento posible compatible con ambos dispositivos. Entre los modos compatibles con ambos dispositivos, cada dispositivo elige el que tiene mayor prioridad. La prioridad entre los modos es la siguiente: [12] [13]
La negociación automática se basa en pulsos similares a los que utilizan los dispositivos 10BASE-T para detectar la presencia de una conexión con otro dispositivo. Estos pulsos de prueba de integridad de enlace (LIT) son enviados por dispositivos Ethernet cuando no están enviando ni recibiendo tramas. Son pulsos eléctricos unipolares positivos únicamente de una duración nominal de100 ns , con un ancho de pulso máximo de200 ns , [14] generado en unIntervalo de tiempo de 16 ms con una tolerancia de variación de tiempo de8 ms . Un dispositivo detecta la falla de un enlace si no se recibe ni una trama ni dos pulsos LIT durante 50-150 ms. Para que este esquema funcione, los dispositivos deben enviar pulsos LIT independientemente de si reciben alguno. En la especificación de negociación automática, estos pulsos se denominan pulsos de enlace normales (NLP).
Las PNL utilizadas por la autonegociación siguen siendo unipolares, solo positivas y con una duración nominal de100 ns ; pero cada LIT se reemplaza por una ráfaga de pulsos que consta de 17 a 33 pulsos enviadosCada ráfaga de pulsos se separa por 125 μs . Cada ráfaga de pulsos se denomina ráfaga de pulsos de enlace rápido (FLP). El intervalo de tiempo entre el inicio de cada ráfaga de FLP es el mismo.16 ms entre PNL.
La ráfaga FLP consta de 17 NLP a la vez.Intervalo de tiempo de 125 μs con una tolerancia de14 μs . Entre cada par de dos NLP consecutivos (es decir, en62,5 μs después del primer NLP del par de pulsos), puede estar presente un pulso positivo adicional. La presencia de este pulso adicional indica un 1 lógico, su ausencia un 0 lógico. Como resultado, cada FLP contiene una palabra de datos de 16 bits. Esta palabra de datos se denomina palabra de código de enlace (LCW). Los bits de la LCW están numerados del 0 al 15, donde el bit 0 corresponde al primer pulso posible en el tiempo y el bit 15 al último.
Cada ráfaga de pulsos de enlace rápido transmite 16 bits de datos, conocidos como palabra de código de enlace. La primera de estas palabras se conoce como palabra de código de enlace base y sus bits se utilizan de la siguiente manera:
El campo de capacidad tecnológica está compuesto por ocho bits. Para IEEE 802.3, son los siguientes:
Las palabras de código de enlace también se denominan páginas . Por lo tanto, la palabra de código de enlace base se denomina página base. El bit de página siguiente de la página base es 1 cuando el dispositivo pretende enviar otras páginas, que se pueden utilizar para comunicar otras capacidades. Estas páginas adicionales se envían solo si ambos dispositivos han enviado páginas base con un bit de página siguiente establecido en 1. Las páginas adicionales aún se codifican como palabras de código de enlace (utilizando 17 pulsos de reloj y pulsos de hasta 16 bits).
La página base es suficiente para que los dispositivos anuncien cuáles de los modos 10BASE-T, 100BASE-TX y 100BASE-T4 admiten. Para Gigabit Ethernet, se requieren otras dos páginas. Estas páginas se envían si ambos dispositivos han enviado páginas base con un bit de página siguiente establecido en uno.
Las páginas adicionales son de dos tipos: páginas de mensajes y páginas sin formato . Estas páginas siguen siendo palabras de 16 bits codificadas como pulsos de la misma manera que la página base. Sus primeros once bits son datos, mientras que el penúltimo bit indica si la página es una página de mensajes o una página sin formato. El último bit de cada página indica la presencia de una página adicional. [15]
Los modos compatibles con 1000BASE-T y los datos maestro-esclavo (que se utilizan para decidir cuál de los dos dispositivos actúa como maestro y cuál actúa como esclavo) se envían mediante una sola página de mensaje, seguida de una sola página sin formato. La página de mensaje contiene:
La página sin formato contiene una palabra de 10 bits, llamada valor semilla maestro-esclavo.
Una discrepancia de dúplex ocurre cuando dos dispositivos conectados están configurados en diferentes modos dúplex. Esto puede suceder, por ejemplo, si uno está configurado para negociación automática mientras que el otro tiene un modo fijo de operación que es dúplex completo (sin negociación automática). En tales condiciones, el dispositivo de negociación automática detecta correctamente la velocidad de operación pero no puede detectar correctamente el modo dúplex. Como resultado, establece la velocidad correcta pero asume el modo semidúplex.
Cuando un dispositivo está funcionando en modo dúplex completo mientras que el otro funciona en modo semidúplex, la conexión funciona de manera confiable solo con un rendimiento muy bajo. Un dispositivo dúplex completo puede transmitir datos mientras está recibiendo. Sin embargo, si el dispositivo semidúplex recibe datos mientras está enviando, detecta una colisión y cancela la transmisión y luego intenta reenviar la trama. El dispositivo dúplex completo informará errores de secuencia de verificación de trama (FCS) en las transmisiones canceladas. Según el tiempo, el dispositivo semidúplex puede detectar una colisión tardía , que interpretará como un error grave en lugar de una consecuencia normal de CSMA/CD y puede no intentar reenviar la trama. El dispositivo dúplex completo no detecta ninguna colisión y asume que la trama se recibió sin errores. Esta combinación de colisiones (tardías) informadas en el extremo semidúplex y errores FCS informados por el extremo dúplex completo son indicadores de que existe una falta de coincidencia dúplex.
La autonegociación está cubierta por las patentes de EE. UU. Patente de EE. UU. 5.617.418 , Patente de EE. UU. 5.687.174 , Patente de EE. UU. E RE39.405 E , Patente de EE. UU. E RE39.116 E , Solicitud de EE. UU. 971018 (presentada el 2 de noviembre de 1992 ), Solicitud de EE. UU. 146729 (presentada el 1 de noviembre de 1993 ), Solicitud de EE. UU. 430143 (presentada el 26 de abril de 1995); [6] : 6 Solicitudes de patente europeas SN 93308568.0 (DE, FR, GB, IT, NL); Patente coreana n.º 286791; Patente taiwanesa n.º 098359; Patente japonesa n.º 3705610; Patente japonesa 4234. Solicitudes SN H5-274147; Solicitudes de patente coreanas SN 22995/93; solicitudes de patente taiwanesas SN 83104531. [a]
Debido a su naturaleza, Ethernet de un solo par tiene su propia variante opcional de negociación automática. Utiliza páginas de codificación Manchester diferencial (DME) para negociar capacidades de manera semidúplex. Se utilizan dos velocidades de señalización diferentes: 10/5/2.5GBASE-T1, 1000BASE-T1, 100BASE-T1 y 10BASE-T1S admiten el modo de alta velocidad (HSM) a 16,667 Mbit/s y, opcionalmente, el modo de baja velocidad (LSM) a 625 kbit/s, mientras que 10BASE-T1L admite LSM y, opcionalmente, HSM. [16]
La prioridad de selección para los modos negociados son: [17]
{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ){{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )Cisco recomienda dejar activada la negociación automática para aquellos dispositivos compatibles con
802.3u
.
El uso de la negociación automática es el estándar IEEE 802.3 y se recomienda a los clientes que sigan la "intención" de los estándares IEEE 802.3u/z e implementen la negociación automática en sus entornos Ethernet.