NCSI 的簡單介紹

　它主要包括：一個管理控制器(Management Controller, MC)，一個或多個(NCSI 的電氣特性最多支援 4 個)網路控制器(Network Controller, NC)。網路控制器一方面連線了外部網路介面與內部主機介面，另一方面，又與管理控制器之間有一個帶外介面。

　　通過帶外介面的網路資料包主要分為兩類：一類是在外部網路與管理控制器之間傳輸的普通資料包，網路控制器對於這類資料包只作轉發處理;另一類是在管理控制器與網路控制器之間傳輸的攜帶控制資訊的資料包，他們往往是管理控制器對網路控制器配置的一些修改操作，對於這類資料包，網路控制器需要做出相應的響應。而管理控制器與網路控制器之間的帶外介面的電氣性質以及通訊協議，就是由 NCSI 來定義的。

　　此外，NCSI 還提供了相應的傳輸協議棧來保證這種帶外管理。NCSI 的傳輸協議棧如圖 2 所示：

　　從圖 2 中可以看到：

在 NCSI 的傳輸協議棧中，位於最底層的是物理層，NCSI 的物理層是基於 RMII 介面的;

　　位於物理層之上的是資料鏈路層，NCSI 的資料鏈路層是基於以太介質的;

　　NCSI 支援的位於資料鏈路層之上的協議主要有兩種：一種是管理控制器與網路控制器之間互動的 NCSI 命令協議，另一種是管理控制器與外部網路通訊的網路資料協議，如：ARP 協議、DHCP 協議、NetBIOS 協議等，它們只是被網路控制器在管理控制器和外部網路之間作轉發處理。在本文中，我們著重討論第一種協議，也就是控制命令協議。

　　NCSI 控制命令協議

　　NCSI 控制命令允許管理控制器初始化、規範化自己的 NCSI 介面流量，配置 NCSI 通道過濾規則以及監控網路控制器的執行狀態。作為 NCSI 控制命令協議的主體，管理控制器是所有控制命令的發起者，而網路控制器則響應管理控制器傳送的控制命令。

就目前而言，網路控制器只能以單執行緒的方式支援 NCSI 命令。也就是說，網路控制器一次只能夠執行一個 NCSI 命令。只有當它對收到的某個 NCSI 請求傳送了響應包之後，才能夠繼續接受下一個 NCSI 請求。

　　網路控制器的這種單執行緒機制使得管理控制器在對同一個網路控制器傳送 NCSI 請求時也只能以單執行緒方式進行。當管理控制器向某個網路控制器傳送了一個 NCSI 請求後，它必須保持等待狀態，直到收到了網路控制器發出的 NCSI 響應或者超時重傳為止。

　　超時重傳機制

　　如果在 NCSI 命令超時的時間間隔內，管理控制器還沒有收到網路控制器回覆的 NCSI 響應，則管理控制器必須以相同的 IID 重發之前的 NCSI 請求。

　　管理控制器必須嘗試 NCSI 請求至少 3 次，才能夠報告網路控制器發生了錯誤。

　　在網路環境相對惡劣的情況下，可能管理控制器在收到之前傳送的 NCSI 請求的響應的時候，已經超過了超時重發的時間間隔。在這種情況下，管理控制器會收到對於同一個 NCSI 請求的兩個響應。管理控制器必須有相應的機制能夠檢測出這第二個 NCSI 響應，並且將它丟棄。

　　非同步事件通告包

　　AEN(Asynchronous Event Notification)包是網路控制器在某些狀態發生變化、且影響其介面正常工作的情況下向管理控制器主動傳送的通告資料包。由於 NCSI 命令只是網路控制器處理的眾多資料包中的一小部分，網路控制器的一系列事件都會影響到命令的正常執行。這些事件包括：鏈路狀態變化、作業系統驅動載入及解除安裝、晶片復位等等。

　　網路控制器對哪些事件會向管理控制器傳送 AEN 包是由管理控制器來定義的，管理控制器通過使用控制位(control bit)，可以單獨地定義網路控制器對各個事件的非同步事件通告是否啟用。

　　AEN 包是工作在 NCSI 請求 - 應答機制之外的一種 NCSI 包。也就是說，AEN 包既不是 NCSI 請求，也不是任意 NCSI 請求的響應。AEN 包沒有應答，即使一個 AEN 包在傳輸的過程中丟失了，管理控制器也無從得知。

　　一個 AEN 包的 IID 始終為 0x00。

　　NCSI 包結構

　　NCSI 的乙太網幀頭

　　正如前文所述，NCSI 是基於以太介質的。所有的 NCSI 包都是封裝在 IEEE 802.3 定義的乙太網幀格式中的，即：任意一個 NCSI 包都被封裝在 14 位元組的乙太網頭及 4 位元組的乙太網尾中，如圖 3 所示：

　　圖 3. NCSI 包的以太幀格式

目的地址欄位：

　　NCSI 以太幀的第 0 到 5 位元組分別代表乙太網目的地址的第 5 到 0 位元組。由於傳輸 NCSI 命令的通道並沒有被分配一個特定的 MAC 地址，所以 NCSI 以太幀的目的地址為廣播地址(FF:FF:FF:FF:FF:FF)。

　　如果網路控制器收到了一個目的地址不是 FF:FF:FF:FF:FF:FF 的 NCSI 包，則它會直接丟棄該資料包並且返回一個錯誤響應。

　　源地址欄位：

　　NCSI 以太幀的第 6 到 11 位元組分別代表乙太網源地址的第 5 到 0 位元組。如果 NCSI 包來自於管理控制器，那麼源地址欄位可以為任意值。如果 NCSI 包來自於網路控制器，則源地址欄位必須為 FF:FF:FF:FF:FF:FF。

　　型別欄位：

　　NCSI以太幀的第 12、13 位元組分別代表乙太網型別的第 1、0 位元組。對於NCSI 控制包而言，其型別欄位為 0x88F8。

　　NCSI 控制包頭

　　每個 NCSI 包(包括 NCSI 請求包、響應包以及 AEN 包)都有一個 16 位元組長的控制包頭，以大端在先順序排列，如圖 4 所示：

　　圖 4. NCSI 控制包頭格式

　　Management Controller ID(MC ID)欄位

MC ID 欄位 1 位元組長，標識了 NCSI 包對應的管理控制器。在 NCSI 1.0.0a 版本中，該位元組規定為 0x00。

　　網路控制器每收到一個管理控制器發出的 NCSI 請求時都必須將請求包中的 MC ID 欄位拷貝到響應包的 MC ID 欄位中。

　　Header Revision 欄位

　　Header Revision 欄位 1 位元組長，標識了 NCSI 命令包頭的版本號。在 NCSI 1.0.0a 版本中，該位元組規定為 0x01.

　　IID 欄位

　　IID 欄位 1 位元組長。正如上文所述，網路控制器可以用 IID 來辨別當前 NCSI 命令是一個新的請求還是一個超時重傳的請求;管理控制器可以用 IID 來確認某個特定的 NCSI 請求是否得到了相應。

　　Command 欄位

　　Command 欄位 1 位元組長，用於標識特定的 NCSI 命令請求與響應。每個 NCSI 請求命令都對應著 0x00 到 0x7F 之間唯一的一個命令號，而對該 NCSI 請求包的響應的命令號就是把 NCSI 請求的命令號的最高位置為 1，這樣就建立了 128 個 NCSI 請求命令與相應的 128 個 NCSI 響應命令之間的一一對應關係。

　　Channel ID 欄位

　　Channel ID 欄位 1 位元組長。每個 NCSI 管理控制器可以對應一個或者多個 package，這些 package 可以屬於同一個網路控制器，也可以屬於不同的網路控制器。每個 package 的內部又可以定義一個或者多個通道(channel)。所有的 NCSI 資料包都是在某個特定的 channel 中傳輸的，Channel ID 欄位就標識了當前 NCSI 資料包所在的 channel。

　　Payload Length 欄位

　　Payload Length 欄位 12 位元長，標識了緊隨 NCSI 包頭之後的 NCSI 載荷的長度。

　　Reserved 欄位

　　圖中標有 Reserved 的區域均為保留欄位，通常被置為 0。

　　NCSI 控制包載荷

　　NCSI 控制包載荷的資料都是按照大端在先的順序排列的，包括資料、載荷填充、校驗和以及以太包填充 4 部分，如圖 5 所示：

　　資料(Data)部分：

　　NCSI 請求不含 Data 部分。

　　每個 NCSI 響應都有 2 位元組的響應值和 2 位元組的原因值。對於某些 NCSI 命令的響應，還有一定長度的附加資訊。

以太包填充部分：

　　根據 IEEE 802.3 標準，所有的以太幀長度必須大於 64 位元組，也就是說，NCSI 包頭和 NCSI 載荷的長度之和必須大於 46 位元組。事實上，大部分的 NCSI 包都無法滿足這一條件。因此，幾乎所有的 NCSI 包的末尾都需要作一定長度的填充。

　　AEN 包格式

　　NCSI 的 AEN 包格式如圖 6 所示：

　　圖 6. AEN 包格式

　　傳送 AEN 包的網路控制器需要在 NCSI 包頭的 Channel ID 欄位裡標識發生相應事件的 channel 號。

　　AEN 包的 NCSI 頭的 IID 欄位始終為 0x00，command 欄位始終為 0xFF，Payload Length 欄位始終為 0x04，也就是說 AEN 包的 NCSI 載荷長度為 4。