Дополнительные знания о сетевых картах

Сетевая карта — это аппаратное устройство, предназначенное для обеспечения взаимодействия компьютеров в компьютерной сети. Благодаря наличию MAC-адреса она находится между уровнями 1 и 2 модели OSI. Она позволяет пользователям подключаться друг к другу по кабелю или по беспроводной сети.

Каждая сетевая карта имеет уникальный 48-битный серийный номер, называемый MAC-адресом, который записан в ПЗУ карты. Каждый компьютер в сети должен иметь уникальный MAC-адрес.

Ни одна сетевая карта не имеет одинакового адреса. Это связано с тем, что Институт инженеров электротехники и электроники (IEEE) отвечает за присвоение уникальных MAC-адресов производителям сетевых контроллеров (сетевых карт).

Введение

Сетевая карта оснащена процессором и памятью (включая ОЗУ и ПЗУ). Связь между сетевой картой и локальной сетью осуществляется посредством последовательной передачи данных по кабелям или витым парам. Связь между сетевой картой и компьютером осуществляется посредством параллельной передачи данных через шину ввода-вывода на материнской плате компьютера. Поэтому важной функцией сетевой карты является преобразование последовательного/параллельного кода. Поскольку скорость передачи данных в сети отличается от скорости передачи данных по шине компьютера, в сетевую карту необходимо установить микросхему памяти для кэширования данных.

Раньше сетевые карты подключались к шине компьютера как карты расширения, но благодаря их низкой цене и повсеместному распространению стандарта Ethernet большинство новых компьютеров имеют интегрированные сетевые интерфейсы на материнской плате. Эти материнские платы либо имеют встроенный в чип Ethernet функционал материнской платы, либо используют недорогую сетевую карту, подключенную к материнской плате через шину PCI (или более новую шину PCI-Express). Если не требуется несколько интерфейсов или не используются другие типы сетей, отдельная сетевая карта больше не нужна. Даже новые материнские платы могут иметь встроенные два сетевых разъёма (Ethernet).

При установке сетевой карты в операционной системе компьютера необходимо установить драйвер устройства, управляющий сетевой картой. Этот драйвер впоследствии укажет сетевой карте, где в памяти должны храниться блоки данных, передаваемые из локальной сети. Сетевая карта также должна поддерживать протокол Ethernet.

Сетевая карта не является независимым автономным устройством, поскольку сама по себе не имеет источника питания, а должна использовать питание компьютера, к которому она подключена, и управляться им. Таким образом, сетевую карту можно рассматривать как полуавтономное устройство. Когда сетевая карта получает ошибочный кадр, она его отбрасывает. Когда сетевая карта получает корректный кадр, она использует прерывание для уведомления компьютера и передачи его на сетевой уровень в стеке протоколов. Когда компьютер хочет отправить IP-пакет данных, он передаётся из стека протоколов сетевой карте, собирается в кадр и отправляется в локальную сеть.

По мере роста уровня интеграции количество микросхем на сетевой карте продолжает уменьшаться. Несмотря на то, что существует множество типов сетевых карт, выпускаемых разными производителями, их функции схожи.

Основные функции

1. Инкапсуляция и декапсуляция данных
При отправке данные, переданные с верхнего уровня, дополняются заголовком и хвостовой частью, превращаясь в Ethernet-кадр. При получении заголовок и хвостовая часть Ethernet-кадра удаляются, а затем отправляются на верхний уровень.

2. Управление соединением
В основном реализуется с помощью протокола CSMA/CD (множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий).

3. Кодирование и декодирование данных
Это манчестерское кодирование и декодирование. Среди них манчестерский код, также известный как цифровое двунаправленное кодирование и фазовое кодирование (PE), является одним из наиболее распространенных методов кодирования двоичных линий. Он используется на физическом уровне для кодирования тактовой частоты и данных синхронного битового потока. В коммуникационных технологиях код, используемый для представления комбинации сигналов данных и синхронизации в передаваемом потоке битов. Обычно используется в Ethernet-связи, управлении железнодорожными автобусами, промышленных автобусах и других областях.

Классификация

В зависимости от стандартов физического уровня и поддерживаемых сетевой картой интерфейсов, сетевые карты можно разделить на различные типы, например, карты Ethernet и сетевые карты Token Ring. Сетевые карты делятся на различные типы в зависимости от способа подключения сетевой карты к шине на материнской плате, скорости передачи данных сетевой карты и интерфейса, соединяющего сетевую карту с передающей средой.

В зависимости от поддерживаемых сетевых карт, они в основном делятся на стандартные карты Ethernet и сетевые карты PCMCIA:
Стандартные карты Ethernet используются для сетевых подключений настольных компьютеров, а карты PCMCIA — для ноутбуков. В зависимости от поддерживаемой скорости передачи данных сетевые карты делятся на четыре категории: сетевые карты 10 Мбит/с, сетевые карты 100 Мбит/с, адаптивные сетевые карты 10/100 Мбит/с и сетевые карты 1000 Мбит/с.

В зависимости от требований к скорости передачи, сетевые карты 10 Мбит/с и 100 Мбит/с поддерживают только скорости 10 Мбит/с и 100 Мбит/с. При использовании неэкранированной витой пары UTP в качестве среды передачи сетевые карты 10 Мбит/с обычно используются с кабелем UTP категории 3, а сетевые карты 100 Мбит/с — с кабелем UTP категории 5. Адаптивные сетевые карты 10/100 Мбит/с автоматически определяют скорость передачи данных в сети и обеспечивают совместимость с двумя различными скоростями передачи данных. Благодаря постоянному повышению скорости передачи данных в локальных сетях, сетевые карты 1000 Мбит/с в основном используются в высокоскоростных серверах.

В зависимости от типа поддерживаемой сетевой карты, её можно разделить на ISA, EISA, PCI и т.д.

В связи с быстрым развитием компьютерных технологий сетевые карты с интерфейсом ISA используются всё реже. Сетевые карты с интерфейсом EISA могут передавать 32-битные данные параллельно, обеспечивая высокую скорость передачи данных, но при этом они относительно дороги. Сетевые карты с интерфейсом PCI имеют низкую загрузку процессора. Теоретическая скорость передачи данных для широко используемой 32-битной сетевой карты PCI составляет 133 Мбит/с, поэтому поддерживаемая скорость передачи данных может достигать 100 Мбит/с.