以太网PORT功能交流

以太网PORT功能交流赵邦银日期：Thursday,February2,2023主要内容:背景知识介绍PORT主要功能介绍PHY的简单介绍BCMlinkScan介绍OSI与TCP/IP体系结构的比较

应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321OSI的体系结构应用层网络接口层网际层IP(各种应用层协议如TELNET,FTP,SMTP等)运输层(TCP

或

UDP)TCP/IP的体系结构无连接分组交付服务运输服务(可靠或不可靠)各种应用服务TCP/IP

的三个服务层次背景知识五层协议的体系结构

TCP/IP是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。最下面的网络接口层并没有具体内容。因此往往采取折中的办法，即综合

OSI和

TCP/IP

的优点，采用一种只有五层协议的体系结构。背景知识五层协议的体系结构

应用层(applicationlayer)运输层(transportlayer)网络层(networklayer)数据链路层(datalinklayer)物理层(physicallayer)数据链路层5应用层4运输层3网络层2数据链路层1物理层背景知识MAC层与物理层连接半双工MAC跟物理层之间至少有六种信号：接收数据线发送数据线接收数据指示发送数据指示载波侦听冲突发生MAC子层——半双工MAC（CSMA/CD）HalfDuplexMACPhysical_Layer数据线指示信号冲突和检测信号背景知识全双工MAC跟物理层之间至少有四种信号：接收数据线发送数据线接收数据指示发送数据指示MAC子层——全双工MACHalfDuplexMACPhysical_Layer数据线指示信号MAC层与物理层连接背景知识几种以太网帧:EthernetV1：由Xerox公司创建.后来在1980年由DEC，Intel和Xerox标准化形成EthernetV1标准.EthernetV2(ARPA)：

由DEC，Intel和Xerox在1982年公布其标准，主要更改了EthernetV1的电气特性和物理接口，在帧格式上并无变化；EthernetV2出现后迅速取代EthernetV1成为以太网事实标准；IEEE802.3/802.2LLC:IEEE802.3/802.2SNAP：背景知识Ethernet_IIDMACSMACLength/TDATA/PADFCSLength/Type值含义Length/T>1536Length/T<=1500代表了该帧的类型代表了该帧的长度跟IEEE802.3完全兼容.以太网的事实标准.背景知识物理层标准:10BASE210BASE510BASE-T100BASE-TX运行在两对五类双绞线上的快速以太网100BASE-T2运行在2对三类双绞线上的快速以太网100BASE-T4运行在四对三类双绞线上的快速以太网100BASE-FX运行在光纤上的快速以太网光纤类型可单模可多模1000BASE-SX多模光纤,S指发出的光信号是短波长的形式1000BASE-LX单模光纤L指发出的光信号是长波长的形式1000BASE-CX运行在同轴电缆上的1000M以太网1000BASE-TX背景知识10GBase-SR局域网300米850nm多模光纤10GBase-LR局域网10公里1310nm单模光纤10GBase-ER局域网40公里1550nm单模光纤10GBase-SW广域网300米850nm多模光纤10GBase-LW广域网10公里1310nm单模光纤10GBase-EW广域网40公里1550nm单模光纤背景知识PORT功能一.基本功能:速率/speed双工模式/halforfullduplex自协商/autonegotiation宣告能力/autonegotiationAdvertisement使能/enableLinkstatusMDI/MDIXmaster/slave二.扩展功能:光电切换光模块信息读取DigitalDiagnosticMonitorVirtualCableTester/cablediagnosticPOEPORT功能二.基于MAC实现的功能:流量控制/flowcontrol广播抑制/BroadcastRateControl组播抑制/MulticastRateControlDLF抑制/DestinationLookupFailure帧长度流量统计L2PORTBRIDGEIPGPORT功能自动协商（一）目前存在的以太网运行情况有多种组合，如果按照实际情况配置，非常不方便，通过自动协商，可以让局域网设备自动配置运行方式，避免复杂的手工配置。双工方式运行速率全双工半双工10M100M1000M10G7种组合PORT功能自动协商（二）双绞线物理链路在空闲的时候以周期16ms发送脉冲，如果在这16ms中间插入周期更小1.6ms的脉冲，两端设备也能够辨认。于是，我们可以使用1.6ms的脉冲来携带自动协商信息。自动协商实现基础16ms每个大脉冲插入16小脉冲PORT功能自动协商（三）系统加电的时候，检测自动协商标志，如果允许，则从配置寄存器读出支持模式标志，编码后通过空闲脉冲发送出去。发送出去的编码格式称为基页。如果接收到对方的基页，则跟自

己发送的基页比较，找出支持能力的交集，选取最优组合运行。编码支持能力双工模式运行速率流量控制…...101001010111000101001101010101…...PORT功能自动协商（四）根据通常情况下运行效率最好的原则选择最优组合。在本例中，交换机和PC将以100M全双工模式运行。协商原则运行速率双工模式100M10M全双工半双工运行速率双工模式100M10M全双工半双工100M，全双工PORT功能思考图中，两个以太网交换机安装了百兆以太网接口卡，但其中A交换机不支持自动协商功能，它的工作模式固定为：1.全双工模式请问，在交换机B上做怎样的配置，才能使两交换机正确建立千兆以太网通信链路？LSWALSWBPORT功能自动协商（五）MDI/MDIXMediaDependentInterfaceMDI:平行线,白黄黄白绿蓝白兰绿白棕棕另一端同样如此.MDIX:交叉线,另一端的1和3,2和6对调.这样就成了交叉线.typedefenum_shr_port_mdix_e{_SHR_PORT_MDIX_AUTO,_SHR_PORT_MDIX_FORCE_AUTO,_SHR_PORT_MDIX_NORMAL,_SHR_PORT_MDIX_XOVER,_SHR_PORT_MDIX_COUNT/*last,please*/}_shr_port_mdix_t;PORT功能光电切换为了节省成本,同时也为了市场占有率.一此PHY是可以支持光口,也支持电口.那么这个怎么用呢?PORT功能电口光口光电复用示意图光模块信息读取Two-wireinterfaceID:DataFields–AddressA0hSuchas:VendornameSFPvendorname(ASCII)VendorOUISFPvendorIEEEcompanyIDVendorPNPartnumberprovidedbySFPvendor(ASCII)PORT功能DigitalDiagnosticMonitorTwo-wireinterfaceID:DataFields–AddressA0hSuchas:VoltageHighAlarmVoltageLowAlarmVoltageHighWarningVoltageLowWarningCurrent,Rxpower,Txpower,TemperaturePORT功能cablediagnostic线路诊断分析测试功能，可以检测线路和线路连接是否异常，并能准确定位到Cable发生故障的位置，方便网络管理和故障定位。快速以太网电口和千兆以太网电口均使用网线连接到其他设备。网线中有四对双绞线，其中快速以太网电口使用1-2、3-6两对双绞线，千兆以太网电口使用1-2、3-6、4-5、7-8全部四对双绞线。线路检测可以检测到每一对双绞线的状态，线路状态包括以下几种：1． Open：线路短路2． Short：线路开路3． Mismatch：线路阻抗不匹配4． Good：线路正常5． Broken：线路开路或短路6． Unknown：未知或没有检测出结果7． Fail：检测失败如果线路故障，测试结果输出线路故障的位置；如果线路正常，则输出正常线路的大致长度。PORT功能POEPOE(PowerOverEthernet)指的是在现有的以太网Cat.5布线基础架构不作做何改动的情况下，在为一些基于IP的终端（如IP电话机、无线局域网接入点AP、网络摄像机等）传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。POE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。POE的两种供电方法:中间跨接法Mid–Span:使用以太网电缆中没有被使用的空闲线对来传输直流电.末端跨接法End-Span:是在传输数据所用的芯线上同时传输直流电,其输电采用与以太网数据信号不同的频率。PORT功能流量控制在GE模式下，数据突发量非常大，如果不采取适当措施，可能大量的丢数据包。流量控制：1.数据接收端发现接收缓冲区快用完，向对端发送PAUSE帧；2.对端接收到PAUSE帧后暂停发送，暂停时间由PAUSE帧指定；3.如果在PAUSE指定的时间内数据处理完，则发送延迟为0的PAUSE帧，对方收到后马上恢复发送。流量控制方式：1.对称2.不对称大量数据PAUSE帧PORT功能RateControl广播抑制/组播抑制/DLF抑制,在同一款芯片上,三种实现方式相同.但不同的芯片实现方式不同.PORT功能100M/sDLF100M/sBCABCpcApcBpcC1.为什么抑制?2.如何来抑制?L2PORTBRIDGEPORT功能IPGPORT功能IEEE802.3关于帧间隔的说明:“1.4.147Inter-PacketGap(IPG):AdelayortimegapbetweenCSMA/CDpacketsintendedtoprovideinterframerecoverytimeforotherCSMA/CDsublayersandforthePhysicalMedium.(SeeIEEE802.3,.1and.2.)Forexample,for10BASE-T,theIPGis9.6μs(96bittimes);for100BASE-T,theIPGis0.96μs(96bittimes)”1.是否可设?2.应用小技巧:问题:如何去计算特定带宽下,特定帧长时,发送的字节数?L2PORTBRIDGEPORT功能PHY介绍作用:寄存器说明:IEEE标准只定义32寄存器,各厂商都对标准进行了扩展.大多采用shadow寄存器,或者page寄存器的方式.PHY介绍作用:寄存器说明:IEEE标准只定义32寄存器,各厂商都对标准进行了扩展.大多采用shadow寄存器,或者page寄存器的方式.常见于:Broadcomshadow方式.Marvellpage方式.以下以MarvellPHY1112为例,作简单介绍:1.ControlRegisterPHY介绍Bit15:ResetBit14:InternalLoopbackBit13:SpeedSelection(LSB)Bit12:Auto-NegotiationEnableBit11:PowerDownBit10:IsolateBit9:RestartAuto-NegotiationBit8:DuplexModeBit7:CollisionTestEnableBit6:SpeedSelection(MSB)Bit5-0:ReservedPHY介绍2.STATUS3.PHYIDENTIFIER_14.PHYIDENTIFIER_25.AUTO-NEGOTIATIONADVERTISEMENT6.Auto-NegotiationLinkPartnerAbilityRegister..9.1000BASE-TControlRegister10.1000BASE-TStatusRegister作用:同步PHY与MAC之间的状态提供link事情维护PHY的一些状态硬件扫描:软件扫描:linkScantypedefstructls_cntl_s{char lc_taskname[16];sal_mutex_tlc_lock;/*Synchronization*/pbmp_tlc_pbm_hw;/*Hardwarelinkscanports*/pbmp_tlc_pbm_sw;/*Softwarelink