1.端口自协商的背景
端口自协商是在95年5月由IEEE组织通过了百兆以太网标准之后引入的功能。在当时，链路中大量部署的是十兆的HUB，但是要使百兆以太网快速的兴起并投入运用，就必须要解决百兆和十兆HUB的互联互通问题，而自协商的引入完美的解决了这个问题。
2. 什么是自协商
自协商就是两个链路中的设备，通过交换彼此的通讯能力（这个通信能力包括：速率、双工、流控），来协商出一个最优的通讯能力来进行通讯。目的就是提高通讯效率，减轻网络工作者的工作量(省的配置)，解决因速率、双工不匹配导致的冲突。
3. 自协商的分类
自协商分为电口协商和光口协商，细分的话，目前可以分为三类：千兆及以下电口协商（IEEE802.3 clause 28）、千兆光口协商（IEEE802.3 clause37）、万兆及以上光口协商（IEEE802.3 clause73）
4. 协商原理
光口和电口在协商的大致流程相同，今天主要是以电口协商过程为例说明，然后补充说明一下光口协商和电口协商的不同点。
首先，自协商这个过程是发生在OSI七层中的物理层，涉及到的硬件就是phy，也就是实际的协商过程是由phy来完成的。在讲解过程之前，先对涉及到的术语进行解释：
1. NLP（Normal Link Paulse）：普通连接脉冲，这个脉冲是在设备上电之后，每隔16+/-8秒发送一次，作用仅表示对端设备在线。
2. FLP（Fast Link Paulse）：快速连接脉冲，这个脉冲只是在两端设备进行协商的时候才会发送，此脉冲的发送周期为16+/-8ms。一个FLP包含33个脉冲位置，其中17个奇数位的脉冲为时钟脉冲，用来维持链路的同步；16个偶数位置的脉冲为数据脉冲，携带的就是协商所要用到的速率、双工、流控等信息。
3. LCW （Link Code Word）：就是上面提到的16位用来协商的有效数据。
其中包含 BASE页 和 下一页
BASE页各bit表示含义：
bit 0 - 4 ： 协议类型（00001 表示的是802.3）
bit5 ：10BASE-T 半双工
bit6 ：10BASE-T 全双工
bit7 ：100BASE-TX 半双工
bit8 ：100BASE-TX 全双工
bit9 ：100BASE-T4
bit10：对称流控 （TX能发送流控且RX能接收并处理流控）
bit11：非对称流控 （TX或者RX有一个不支持流控）
bit12：reserved（保留）
bit13：RemoteFault（远端错误，表示是否传输远端错误）
bit14：ACK 用来协商时向对端回复，表示本段已收到信息
bit15：NP（Next Page）标识是否存在下一页
下一页包含：规则页和不规则页
规则页：bit 0-10：信息编码比特，主要与1000BASE-T的协商有关。
bit11：Toggle 在下一页的传输过程中，用于保证链路的同步，一直进行0、1跳变，初始值为BASE页的bit11
bit12：Reserved 保留
bit13：RemoteFault（同上）
bit14：ACK（同上）
bit15：NextPage（同上）
不规则页：bit 0-11 ：数据比特 随意的值（厂家可定制），其他位和规则页一样。
协商过程：
1. 两端都是自协商
A、B两个设备都开启自协商的话，双方互相发送FLP，两端在收到3个连续一致的FLP后，进行解析，将解析出来的 值存在本端的5号寄存器（phy标准以太网寄存器），然后给对端回复ACK，经过和本端的通信能力进行匹配，得出最大 的通讯能力，然后去设置本端的状态寄存器（1号寄存器的bit5置为1），在自协商完成之前，该位一直为0，表示phy还 处于自协商状态。至此，自协商整个过程完成。
2. A端为自协商，B端为强制
这种情况下，因为A端为自协商，所以A端向B端发送的FLP，B端能够识别其中的信息并解析，匹配成功后将自身设 置为up，但是B端为强制，B端向A端发送的是NLP，A端不能识别，导致A端Down掉。
为了解决这一情况（一段up，一段down），引入了并行检测功能。这个功能就是：一旦自协商的一端在链路上检 测不到FLP，则会检测相应速率的特征信号，每个速率的特征信号不一样，由特征信号就可以确定速率，然后将自协商 （Down）的这端设置为up。但是并行检测无法得到双工和流控的信息，故A端的通讯模式默认不支持流控、双工模式为 半双工，这也是并行检测的缺点。
3. 两端都是强制
这种情况下，根据两端的具体配置，来决定端口的up和down（实际不参与协商）
5. 光口协商
光口协商大致流程和电口协商的流程相同。有两点不同的是：
1. 光口协商不协商速率，电口需要协商速率（原因：电口协商发生在phy中PMD层，这时候还没有进行链路同步（发生 在PMA层），所以需要协商速率；而光口协商发生在PCS层，是发生在链路同步之后，这时速率已经同步，所以不需要协商速率）
2. 电口协商时，发送的是FLP（只能在双绞线上传输，不能再光纤上传输），平常情况下发送NLP；
光口协商时，发送的是/C/码（configure），平常情况下发送Idle码。
C码中的具体bit和LCW也有所差异:
bit 0-4 Reserved(保留)
bit5：全双工
bit6：半双工
bit7：对称流控
bit8：非对称流控
bit9-11：Reserved（保留）
bit12：RemoteFault1
bit13：RemoteFault2
bit14：ACK
bit15：NextPage
以上就是端口自协商的大致内容，完全由笔者根据个人理解所写，难免有错误之处，若与您的意见相左，欢迎讨论交流！