Интерфейс подключения сетевых устройств к физической среде передачи данных
Medium-dependent interface
Интерфейс MDI: описание физического подключения сетевых устройств к среде передачи данных. Auto-MDI X, 10BASE5, типы разъемов и автоматическая конфигурация.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Интерфейс между сетевым устройством и каналом связи, по которому оно обменивается данными.
Interface between a network device and the data link it communicates over
Интерфейс, зависящий от среды (MDI), описывает интерфейс (как физический, так и электрический/оптический) в компьютерной сети, соединяющий реализацию физического уровня с физической средой передачи данных. Ethernet по витой паре также определяет интерфейс MDI-X (интерфейс перекрестной связи). Порты Auto-MDI X на современных сетевых интерфейсах автоматически определяют, требуется ли кабель перекрестной связи, и выбирают конфигурацию MDI или MDI X, чтобы соответствовать другому концу канала связи.
A medium dependent interface (MDI) describes the interface (both physical and electrical/optical) in a computer network from a physical layer implementation to the physical medium used to carry the transmission. Ethernet over twisted pair also defines a medium dependent interfacecrossover (MDI X) interface. Auto–MDI X ports on newer network interfaces detect if the connection would require a crossover and automatically choose the MDI or MDI X configuration to complement the other end of the link.
Эфир
Популярное семейство Ethernet определяет общие интерфейсы, зависящие от среды. Для 10BASE5 подключение к коаксиальному кабелю осуществлялось либо с помощью "вампирного" отвода, либо парой N-коннекторов. Для 10BASE2 подключение к коаксиальному кабелю обычно осуществлялось с помощью одного BNC-разъема, к которому присоединялась Т-образная вставка. Для кабелей с витой парой 8P8C используются модульные разъемы (часто ошибочно называемые "RJ45" в данном контексте). Для оптоволокна используются различные типы разъемов в зависимости от производителя и доступного физического пространства. В 10BASE-T и 100BASE-TX для двух направлений связи используются отдельные витые пары. Поскольку кабели с витой парой обычно подключаются "прямо" (pin-to-pin), для интерфейса, зависящего от среды, используются две различные схемы распиновки. Они называются MDI и MDI-X (перекрестный интерфейс, зависящий от среды). При подключении порта MDI к порту MDI-X используется прямой кабель, а для подключения двух портов MDI или двух портов MDI-X необходим кроссоверный кабель. Как правило, MDI используется на оконечных устройствах и маршрутизаторах, а MDI-X – на концентраторах и коммутаторах. Некоторые концентраторы и коммутаторы имеют порт MDI uplink (часто с возможностью переключения) для подключения к другим концентраторам или коммутаторам без использования кроссоверного кабеля.
The popular Ethernet family defines common medium dependent interfaces. For 10BASE5, connection to the coaxial cable was made with either a vampire tap or a pair of N connectors. For 10BASE2, the connection to the coaxial cable was typically made with a single BNC connector to which a T piece was attached. For twisted pair cabling 8P8C, modular connectors are used (often incorrectly called "RJ45" in this context). For fiber, a variety of connectors are used depending on manufacturer and physical space availability. With 10BASE T and 100BASE TX, separate twisted pairs are used for the two directions of communication. Since twisted pair cables are conventionally wired pin to pin (straight through) there are two different pinouts used for the medium dependent interface. These are referred to as MDI and MDI X (medium dependent interface crossover). When connecting an MDI port to an MDI X port, a straight through cable is used, while to connect two MDI ports or two MDI X ports, a crossover cable must be used. Conventionally, MDI is used on end devices and routers while MDI X is used on hubs and switches. Some hubs and switches have an MDI uplink port (often switchable) to connect to other hubs or switches without a crossover cable.
MDI против MDI-X
Терминология обычно относится к вариантам технологии Ethernet over twisted pair, использующим разъём 8P8C (гнездовой) на компьютере или другом сетевом устройстве. Буква "X" указывает на то, что передающие провода на устройстве MDI должны быть подключены к принимающим проводам на устройстве MDI X. Прямой кабель соединяет контакты 1 и 2 (передающие) на устройстве MDI с контактами 1 и 2 (принимающие) на устройстве MDI X. Аналогично, контакты 3 и 6 являются принимающими на устройстве MDI и передающими на устройстве MDI X. Общепринято, что сетевые концентраторы, мосты и коммутаторы используют конфигурацию MDI X, а все остальные узлы, такие как персональные компьютеры, рабочие станции, серверы и маршрутизаторы, используют интерфейс MDI. Некоторые маршрутизаторы и другие устройства оснащены переключателем "uplink/normal", позволяющим переключаться между MDI и MDI X на конкретном порту. Необходимость подключения передатчика с одной стороны к приемнику с другой и наоборот требует всегда нечетного количества перекрестных соединений между двумя устройствами, при этом порт MDI X содержит внутреннее перекрестное соединение. Следовательно, для подключения MDI к MDI X требуется прямой кабель (в общей сложности одно перекрестное соединение). Для подключения MDI к MDI (без перекрестного соединения) или MDI X к MDI X (два перекрестных соединения) требуется дополнительное перекрестное соединение в кабеле для обеспечения нечетного количества. При использовании более сложных схем подключения через несколько патч-панелей в структурированной кабельной системе соединение может использовать несколько сегментов кабеля для патч-кордов и магистральных линий. Рекомендуется размещать все необходимые перекрестные соединения с одной стороны, то есть либо на центральном концентраторе/коммутаторе, либо на каждом вторичном концентраторе/коммутаторе.
The terminology generally refers to variants of the Ethernet over twisted pair technology that use a female 8P8C port connection on a computer, or other network device. The X refers to the fact that transmit wires on an MDI device must be connected to receive wires on an MDI X device. Straight through cables connect pins 1 and 2 (transmit) on an MDI device to pins 1 and 2 (receive) on an MDI X device. Similarly, pins 3 and 6 are receive pins on an MDI device and transmit pins on an MDI X device. The general convention is for network hubs, bridges and switches to use the MDI X configuration, while all other nodes such as personal computers, workstations, servers and routers use an MDI interface. Some routers and other devices had an uplink/normal switch to go back and forth between MDI and MDI X on a specific port. The requirement of connecting the transmitter of one side to the receiver on the other side and vice versa makes it necessary to always have an odd number of crossovers between two devices, with an MDI X port containing an internal crossover. Thus, connecting MDI to MDI X requires a straight through cable (one crossover in total). Connecting MDI to MDI (no crossover) or MDI X to MDI X (two crossovers) requires a(nother) crossover in the cable to get an odd number. When using more complicated setups through multiple patch panels in structured cabling, the connection can use multiple patch and building cable segments. It is a good idea to have all necessary crossovers on one side, i. e. either on the central hub/switch or on each secondary hub/switch.
Автоматический MDI-X
Для соединения двух портов одной и той же конфигурации (MDI к MDI или MDI X к MDI X) со скоростью 10 или 100 Мбит/с (10BASE T или 100BASE TX) требуется кабель Ethernet кроссоверной конфигурации для соединения пары передающих проводников одного интерфейса с парой принимающих проводников другого интерфейса. Необходимость использования двух различных типов кабелей для всего, кроме иерархических топологий сети типа «звезда», привела к разработке более автоматического решения. Порт Ethernet с витой парой, поддерживающий автоматическое определение MDI X, или auto MDI X, или автоматический кроссовер, автоматически определяет необходимую конфигурацию – MDI или MDI X – и устраняет необходимость в кроссоверных кабелях для соединения коммутаторов или подключения сетевых узлов напрямую. Пока эта функция включена на одном из концов соединения, можно использовать любой тип кабеля. Для корректной работы auto MDI X скорость передачи данных и настройка дуплекса интерфейса должны быть установлены в режим автоматического определения. Технология auto MDI X была разработана инженерами Hewlett Packard Дэниелом Джозефом Доувом и Брюсом В. Мелвином. Псевдослучайный генератор чисел определяет, в конфигурации MDI или MDI X должен запуститься сетевой порт для начала автоматического согласования параметров соединения. При соединении двух портов auto MDI X, что характерно для современных устройств, время разрешения алгоритма обычно составляет менее 500 мс. Однако для разрешения крайне редкого случая (с вероятностью менее 1 к 5×1021) возникновения петли, при которой каждый конец соединения постоянно переключается, используется асинхронный таймер с задержкой около 1,4 секунды. Впоследствии Доув продвигал технологию auto MDI X в рамках стандарта 1000BASE T. Реализация этой функции на конкретном устройстве может быть необязательной, поэтому в некоторых случаях кроссоверный кабель все еще может потребоваться при подключении порта auto MDI X к порту MDI X (хаб или коммутатор), особенно если отключена функция автосогласования. Более новые маршрутизаторы, хабы и коммутаторы (включая некоторые устройства 10/100 и все 1-гигабитные или 10-гигабитные устройства) используют auto MDI X для 10/100 Мбит соединений, автоматически переключаясь на правильную конфигурацию после подключения кабеля. Гигабитные и более быстрые Ethernet-соединения по кабелю с витой парой используют все четыре пары проводов для одновременной передачи данных в обоих направлениях. По этой причине нет выделенных пар для передачи и приема, и, следовательно, кроссоверные кабели не требуются для связи 1000BASE T. Подслой физического уровня (PMA) обеспечивает идентификацию каждой пары и обычно корректно работает и с кроссоверными кабелями, даже если пары перепутаны или полярность пары случайно инвертирована.
To connect two ports of the same configuration (MDI to MDI, or MDI X to MDI X) with a 10 or 100 Mbit/s connection (10BASE T or 100BASE TX), an Ethernet crossover cable is needed to connect the pair that each interface transmits on to the receive conductors of the other interface. The confusion of needing two different kinds of cables for anything but hierarchical star network topologies prompted a more automatic solution. An twisted pair Ethernet port with automatic MDI X, or auto MDI X or auto crossover, automatically detects the required configuration, MDI or MDI X, eliminating the need for crossover cables to interconnect switches or to connect network nodes peer to peer. As long as it is enabled on either end of a link, either type of cable can be used. For auto MDI X to operate correctly, the data rate and duplex setting on the interface must be set to auto. Auto MDI X was developed by Hewlett Packard engineers Daniel Joseph Dove and Bruce W. Melvin. A pseudo random–number generator determines whether a network port will start in MDI or MDI X configuration to begin auto negotiating the link. When two auto–MDI X ports are connected together, which is normal for modern products, the algorithm resolution time is typically < 500 ms. However, a ~1.4 second asynchronous timer is used to resolve the extremely rare case (with a probability of less than 1 in 5×1021) of a loop in which each end keeps switching. Subsequently, Dove promoted auto MDI X within the 1000BASE T standard This may or may not be implemented on a given device, so occasionally a crossover cable may still be necessary when connecting an auto MDI X to an MDI X (hub or switch) port, especially when autonegotiation is deactivated. Newer routers, hubs and switches (including some 10/100, and all 1 gigabit or 10 gigabit devices in practice) use auto MDI X for 10/100 Mbit connections to automatically switch to the proper configuration once a cable is connected. Gigabit and faster Ethernet links over twisted pair cable use all four cable pairs for simultaneous transmission in both directions. For this reason, there are no dedicated transmit and receive pairs, and consequently, crossover cables are never required for 1000BASE T communication. The physical medium attachment sublayer (PMA) provides identification of each pair and usually works over crossover cables as well, and even if the pairs are unusually swapped, or if the polarity of a pair is unexpectedly inverted.