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Duplex Mismatch und Autonegotiation im Ethernet

Eigentlich ist es so einfach...
Mirko Kulpa, 08.11.2004

Autonegotiation

Im Kapitel 28 des Standards IEEE 802.3 wird ein Verfahren namens Auto-Negotiation beschrieben. Auto-Negotiation soll es zwei Linkpartner im Ethernet ermöglichen, sich optimal zu konfigurieren. Dazu tauschen die Stationen über den Fast Link Pulse (FLP) Informationen aus. In diesem FLP Burst teilt die Station ihrem Linkpartner ihre unterstützten Modi mit. Im wesentlichen geht es dabei um Speed- und Duplexeinstellungen und Flowcontrol. Auto-Negotiation wurde ursprünglich 1994 von der Firma National Semiconductor vorgeschlagen. Daher auch die Bezeichnung NWay Auto-Negotiation.

Auto-Negotiation führt keine Überprüfung des Links durch. Unterstützen beide Karten Fast Ethernet, werden auch über ein Cat3-Kabel 100 MBit/s gefahren. In der Praxis gibt es mitunter Probleme, Komponenten unterschiedlicher Hersteller, mit Auto-Negotiation zueinander zu bringen.

Sollte eine Station keine Auto-Negotiation unterstützen, kommt die Parallel Detection zum Einsatz. Die Auto-Negotiation-fähige Station erkennt am Link Pulse des Gegenübers deren Geschwindigkeit. Diese wird dann auch korrekt eingestellt. Leider wird in diesem Fall immer Halb Duplex gefahren.

Duplex Mismatch

Tabelle 1 zeigt die möglichen Kombinationen zwischen zwei Stationen.

Gerät A Gerät B Resultat
100 half 100 half Halfduplex, bei Last Kollisionen
100 half 100 full Duplex-Mismatch , viele Fehler, keine Performance
100 half auto Glück gehabt, B geht auf 100 half
100 full 100 full immer noch die sicherste Methode
100 full auto Duplex-Mismatch, B geht auf 100 half, viele Fehler, keine Performance
auto auto mit etwas Glück gehen A und B auf 100 full
100 10 Speed-Mismatch, kein Link

Tabelle 1 Duplexeinstellungen

Einen Duplex-Mismatch erkennt man am einfachsten an den Fehlercountern eines Switchports. Auf der Seite mit Fullduplex treten viele Inputerrors auf. CRC- und Frame-Errors werden auf Fullduplex-Links durch defekte Hardware, fehlerhafte Verkabelung oder eben durch einen Duplex-Mismatch verursacht. Wenn der Administrator also Hardware und Kabel ausschließen kann, ist eine falsche Einstellung der Linkpartner naheliegend.

Auf der Seite mit Halfduplex sind viele Late Collisions ein deutlicher Hinweis für einen Duplex-Mismatch. Late Collisions sind Kollissionen die nach den ersten 64 Bytes eines Frames auftreten. Das kann sonst nur durch ein viel zu langes Kabel ausgelöst werden.

Für den User zeigt sich ein Duplex-Mismatch durch die extrem schlechte Performance. Eine Verbesserung um den Faktor 50 durch Beseitigung des Mismatchs ist durchaus realistisch. Die Beeinträchtigung durch einen Duplex-Mismatch ist richtungsabhängig. Besonders stark betroffen ist die Performance des Halfduplex-Ports beim Senden von Daten.

Geräte richtig konfigurieren

Unter Windows erfolgen die entsprechenden Einstellungen in den Netzwerkverbindungen.

Eigenschaften

Rechte Maustaste auf der LAN-Verbindung / "Eigenschaften" auswählen
 

konfigurieren

"Konfigurieren" auswählen
 

erweitert

Im Reiter "Erweitert" dann "Übertragungsrate/Duplexmodus" wählen.
 

Viele einfache Switche bieten keine Einstellmöglichkeit für den Duplexmode und arbeiten daher immer mit Autonegotiation. An diesen Switchen sind die Clients also auch auf Auto-Negotiation einzustellen. Einige Netzwerktreiber bezeichnen Auto-Negotiation auch als Autosense, Autodetect oder Mediasense. Clients die an einen Hub angeschlossen sind, müssen auf Halbduplex eingestellt werden.

Die Einstellung unter Linux erfolgt mit mii-diag oder ethtool. Entsprechende Links finden Sie am Ende dieses Artikels. Auf Cisco Switchen mit IOS lauten die Kommandos "speed 10|100|1000|auto" und "duplex half|full|auto". Die aktuellen Parameter werden beim "show interface" angezeigt. Unter CatOS erfolgt die Konfiguration mit den Kommando "set port speed" und "set port duplex". Zur Anzeige werden "show port" und "show port capabilities" genutzt.

Es hat sich gezeigt, das auch die Kombination auto/auto in der Praxis nicht immer zuverlässig funktioniert. Daher zur Fehlereingrenzung am besten beide Partner fest auf die gleichen Parameter einstellen. Oft lohnt sich auch ein Besuch auf den Webseiten der Produktanbieter. Cisco pflegt bespielsweise eine lange Liste von Problemkandidaten im Zusammenhang mit Catalyst Switchen (siehe unten).

Es gilt also immer: Entweder beide Linkpartner auf Auto oder beide fest auf die gleichen Speed- und Duplexeinstellungen.

Weiterführende Informationen finden Sie unter folgenden Links:

 

 
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aktualisiert am 22.03.2012