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介質相關接口

此條目頁的主題是網絡接口概念。關於MDI的其他含義，請見「MDI」。

介質相關接口（英語：Medium Dependent Interface，縮寫MDI）也稱媒質相關接口，是用來描述計算機網絡中一個從物理層實現到物理介質的傳輸數據的物理或電氣/光學接口。

具有三個MDI-X端口和一個可切換端口的集線器，約1998年

雙絞線以太網還定義了一個「交叉模式介質相關接口」（英語：medium dependent interface crossover，縮寫MDI-X）。較新網絡接口上的自動MDI-X端口能檢測連接是否需要交叉，並自動選擇MDI或MDI-X配置以正確匹配與另一端的鏈路。

以太網

 
用於10BASE-T的直通式MDI到MDI-X連接

流行的以太網家族定義了通用的介質相關接口。 對10BASE5（英語：10BASE5）來說，同軸電纜連接使用插入式分接頭（英語：vampire tap）或一對N連接器（英語：N connector）。而對10BASE2（英語：10BASE2）來說，同軸電纜連接通常使用接入T型連接的單個BNC連接器。對雙絞線8P8C則使用模塊化連接器（常被錯稱為「RJ45」）。光纖接口則使用取決於製造商和可用物理空間的光纖接頭。

在10BASE-T和100BASE-TX鏈路上，兩個通信方向使用單獨的一對雙絞線。由於雙絞線電纜傳統上採用引腳對引腳連接，因此用於介質相關接口的引腳有兩種模式，這被稱為MDI與MDI-X（介質相關接口-交叉模式）。將一個MDI端口與一個MDI-X端口連接時需使用直通電纜，而互連兩個MDI或兩個MDI-X端口時則須採用交叉電纜。一般來說，MDI被用於終端設備，MDI-X被用於集線器和網路交換器。部分集線器和交換機也有MDI端口（很多為可切換端口）用來無需交叉電纜（英語：crossover cable）的連接其他集線器或交換機。

MDI與MDI-X

此術語通常指使用8P8C母端口連接一台計算機或其他網絡設備的雙絞線以太網技術變種。

其中X指一台MDI設備的發送線必須連接到一台MDI-X設備的接受線。例如直通電纜會將一台MDI設備的引腳1和2（發送）連接到一台MDI-X設備的引腳1和2（接收），其他引腳與此類似。一般來說，集線器和交換機採用MDI-X配置，而其他所有節點（如個人電腦、工作站、服務器和路由器）使用MDI接口。某些路由器或其他設備有一個上行鏈路（uplink）/普通（normal）開關，可將特定端口在MDI與MDI-X之間切換。[1]

將一側的發射器連接到另一側的接收器（反之亦然）的要求是兩個設備間必須始終有奇數個交叉（crossovers）。因為每個MDI-X端口內含一個交叉。所以將MDI連接到MDI-X需使用直通電纜（總計一個交叉）。將MDI連接到MDI（無交叉）或MDI-X連接到MDI-X（兩個交叉）則需要在電纜中再進行一次交叉以做到奇數。在結構化布線（英語：structured cabling）中通過多個配線架（英語：patch panel）進行更複雜的連接配置時，連接可能使用多個配線架和電纜段。較好的方案是在一側安裝好所有必要的分叉器。

自動MDI-X

 
使用以太網交叉電纜（英語：Ethernet crossover cable）完成的MDI到MDI連接

如需使用10或100 Mbit/s連接（10BASE-T或100BASE-TX）連通同樣配置（MDI到MDI或MDI-X到MDI-X）的兩個端口，需要使用以太網交叉電纜（英語：Ethernet crossover cable）來交叉連通電纜的發送與接收信號，這樣才能在連接器層面使信號相互匹配。

自動MDI-X技術能自動檢測所需要的電纜連接類型並適當地配置連接，無需交叉電纜即可互連網絡交換機或對等PC。只要鏈路的任何一方啟用此技術，雙方就可以用交叉或非交叉線路構築連接。為使自動MDI-X正常工作，接口速率和雙工設置必須設為「自動」。惠普工程師Daniel Joseph Dove和Bruce W. Melvin開發了自動MDI-X技術，[2]它採用偽隨機數發生器決定自動協商鏈路上的一個網絡端口是作為發射機或接收機。[3][4]

兩個自動MDI-X端口互相連接在現代產品上也已很是常見，算法的解析時間通常小於500毫秒。但也有一個約1.4秒的異步計時器來解決極罕見（概率小於5×1021分之一）的兩端都在切換的情況。[5]

發明人Dove隨後在吉比特以太網標準內推廣了自動MDI-X[5]，並還開發了「強制模式自動MDI-X」專利算法，允許在沒有自動協商的端口上自動建立鏈路。[6]此技術並沒有在所有設備上被實現，所以在將自動MDI-X連接到MDI-X端口時偶爾需要交叉電纜，尤其是在自動協商（英語：autonegotiation）已被禁用的情況。[7]

較新款的路由器、集線器和網絡交換機（包括部分10/100兆設備，以及所有1千兆和10千兆設備）為10/100 Mbit速率使用自動MDI-X，以便於連接電纜後自動切換到正確配置。

基於雙絞線的千兆或更高速以太網鏈路使用全部的四個電纜對在兩個方向上同時傳輸，因此該鏈路沒有專用的發送與接收對，1000BASE-T通信從而從不需要交叉電纜。[8]「物理介質附件」子層（PMA）提供了每對識別，並通常乃至能在非對稱交換或交叉的電纜上繼續工作。[9]

參見

參考資料

  1. ^ Netgear Model EN104tp EN106tp EN108tp Ethernet Hub Installation Guide (PDF). Bay Networks. August 3, 1998: 5 [June 18, 2011]. （原始內容 (PDF)存檔於2018-02-20）. 
  2. ^ HP Auto-MDIX technology. Hewlett-Packard web site. [June 17, 2011]. （原始內容存檔於2020-08-31）. 
  3. ^ 美國專利6175865 (PDF 版本)（於2001年01月16日註冊）Daniel J. Dove and Bruce W. Melvin——Apparatus for automatically configuring network media connections。 
  4. ^ 美國專利6460078 (PDF 版本)（於2002年10月01日註冊）Daniel J. Dove and Bruce W. Melvin——Apparatus for automatically configuring media connectors of a node interface。 
  5. ^ 5.0 5.1 Daniel Dove. 1000BASE-T Automatic Crossover Algorithm (PDF). Presentation to IEEE 802.3ab working group. February 1998 [June 17, 2011]. （原始內容存檔 (PDF)於2018-10-22）. 
  6. ^ Daniel Joseph Dove. Apparatus & method for automatically switching media connections when operating in forced speed and duplex mode.  US Patent 7,366,771 filed March 12, 2002 and issued April 29, 2008.
  7. ^ HP ProCurve 2910al Installation and Getting Started Guide, March 2010, Pub No. 5992-3084
  8. ^ IEEE 802.3-2012 40.8.2 Crossover Function
  9. ^ IEEE 802.3-2012 40.1.4 Signaling

外部連結

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