网卡网络适配器有什么作用

网络适配器有什么作用

篇一以太网网卡的结构及功能

以太网网卡的结构与工作原理

网卡、 网络适配器或NIC(网络接口控制器)是一块被设计用来允许计算机在计算机网络上进行通讯的计算机硬件。由于其拥有MAC地址因此属于OSI模型的第1层。它使得用户可以透过电缆或无线相互连接。 每一个网卡都有一个被称为MAC地址的独一无二的48位串行号它被写在卡上的一块ROM中。在网络上的每一个计算机都必须拥有一个独一无二的MAC地址。

平常所说的网卡就是将PC机和LAN连接的网络适配器。网卡NIC插在计算机主板插槽中负责将用户要传递的数据转换为网络上其它设备能够识别的格式通过网络介质传输。它的主要技术参数为带宽、总线方式、 电气接口方式等。它的基本功能为从并行到串行的数据转换包的装配和拆装网络存取控制数据缓存和网络信号。 目前主要是8位和16位网卡。

网卡的不同分类根据网络技术的不同网卡的分类也有所不同如大家所熟知的AT M网卡、令牌环网卡和以太网网卡等。据统计目前约有80的局域网采用以太网技术。

按网卡所支持带宽的不同可分为 10M网卡、 100M网卡、10/100M自适应网卡、 1000M网卡几种根据网卡总线类型的不同主要分为ISA网卡、EISA网卡和PCI网卡三大类其中ISA网卡和PCI网卡较常使用。 ISA总线网卡的带宽一般为10MPCI总线网卡的带宽从10M到1000M都有。同样是10M网卡因为ISA总线为16位而PCI总线为32位所以PCI网卡要比ISA网卡快。

一、 网卡的结构

图1 PCI总线网卡的解剖图

●主芯片

图2主芯片

网卡的主控制芯片是网卡的核心元件一块网卡性能的好坏和功能的强弱多寡主要就是看这块芯片的质量。需要说明的是网卡芯片也有“软硬”之分特别是对与主板板载(LOM)的网卡芯片来说更是如此这是怎么回事呢?大家知道以太网接口可分为协议层和物理层。协议层是由一个叫MAC(Media Access Layer 媒体访问层)控制器的单一模块实现。物理层由两部分组成即PHY(Physical Layer 物理层)和传输器。常见的网卡芯片都是把MAC和PHY集成在一个芯片中但目前很多主板的南桥芯片已包含了以太网MAC控制功能只是未提供物理层接口 因此需外接PHY芯片以提供以太网的接入通道。这类PHY网络芯片就是俗

称的“软网卡芯片” 常见的PHY功能的芯片有RTL8201 BL、VT6103等等。“软网卡”一般将网络控制芯片的运算部分交由处理器或南桥芯片处理以简化线路设计从而降低成本但其多少会更多占用系统资源。

●总线接口网卡要与电脑相连接才能正常使用电脑上各种接口层出不穷这也造成了网卡所采用的总线接口类型纷呈。此外提到总线接口需要说明的是人们一般将这类接口俗称为“金手指” 为什么叫金手指呢?是因为这类插卡的线脚采用的是镀钛金(或其它金属) 保证了反复插拔时的可靠接触既增大了自身的抗干扰能力又减少了对其他设备的干扰。

①ISA接口网卡

图3 ISA接口网卡

ISA是早期网卡使用的一种总线接口 ISA网卡采用程序请求I/O方式与CPU进行通信这种方式的网络传输速率低CPU资源占用大其多为10M网卡 目前在市面上基本上看不到有I SA总线类型的网卡

②PCI接口网卡

图4PCI接口网卡

PCI(peripheral component interconnect)总线插槽仍是目前主板上最基本的接口。其基于32位数据总线可扩展为64位它的工作频率为33MHz/66MHz。数据传输率为

每秒132MB(32*33MHz/8)。 目前PCI接口网卡仍是家用消费级市场上的绝对主流。

二、 网卡的工作原理

1 .网卡工作过程

PHY在发送数据的时候收到MAC过来的数据(对PHY来说没有帧的概念对它来说都是数据而不管什么地址数据还是CRC) 每4bit就增加1bit的检错码然后把并行数据转化为串行流数据再按照物理层的编码规则(10Based-T的NRZ编码或100based-T的曼彻斯特编码)把数据编码再变为模拟信号把数据送出去。收数据时的流程反之。现在来了解PHY的输出后面部分。一颗CMOS制程的芯片工作的时候产生的信号电平总是大于0V的(这取决于芯片的制程和设计需求) 但是这样的信号送到100米甚至更长的地方会有很大的直流分量的损失。而且如果外部网现直接和芯片相连的话电磁感应(打雷)和静电很容易造成芯片的损坏。 再就是设备接地方法不同电网环境不同会导致双方的0V电平不一致这样信号从A传到B由于A设备的0V电平和B点的0V电平不一样这样会导致很大的电流从电势高的设备流向电势低的设备。我们如何解决这个问题呢 这时就出现了 Transformer(隔离变压器)这个器件。它把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号并且通过电磁场的转换耦合到连接网线

的另外一端。这样不但使网线和PHY之间没有物理上的连接而换传递了信号隔断了信号中的直流分量还可以在不同0V电平的设备中传送数据。 隔离变压器本身就是设计为耐2 KV~3 KV的电压的。也起到了防雷感应(我个人认为这里用防雷击不合适)保护的作用。有些朋友的网络设备在雷雨天气时容易被烧坏大都是PCB设计不合理造成的而且大都烧毁了设备的接口很少有芯片被烧毁的就是隔离变压器起到了保护作用。发送数据时网卡首先侦听介质上是否有载波载波由电压指示 如果有则认为其他站点正在传送信息继续侦听介质。一旦通信介质在一定时间段内称为帧间缝隙IFG=微秒是安静的即没有被其他站点占用则开始进行帧数据发送同时继续侦听通信介质以检测冲突。在发送数据期间。如果检测到冲突则立即停止该次发送并向介质发送一个“阻塞”信号告知其他站点已经发生冲突从而丢弃那些可能一直在接收的受到损坏的帧数据并等待一段随机时间CSMA/CD确定等待时间的算法是二进制指数退避算法。在等待一段随机时间后再进行新的发送。如果重传多次后大于16次仍发生冲突就放弃发送。 接收时网卡浏览介质上传输的每个帧如果其长度小于64字节则认为是冲突碎片。如果接收到的帧不是冲突碎片且目的地址是本地地址则对帧进行完整性校验如果帧长度大于1518字节称为超长帧可能由错

误的LAN驱动程序或干扰造成或未能通过CRC校

验则认为该帧发生了畸变。通过校验的帧被认为是有效的网卡将它接收下来进行本地处理。

2.影响网卡工作的因素网卡能否正常工作取决于网卡及其相连接的交换设备的设置以及网卡工作环境所产生的干扰。如信号干扰、接地干扰、 电源干扰、辐射干扰等都可对网卡性能产生较大影响有的干扰还可能直接导致网卡损坏。计算机PC机电源故障就时常导致网卡工作不正常。电源发生故障时产生的放电干扰信号可能窜到网卡输出端口 在进入网络后将占用大量的网络带宽破坏其他工作站的正常数据包形成众多的FCS帧校验错误数据包造成大量的重发帧和无效帧其比例随各个工作站实际流量的增加而增加严重干扰整个网络系统的运行。 接地干扰也常影响网卡工作接地不好时静电因无处释放而在机箱上不断积累从而使网卡的接地端通过网卡上部铁片直接跟机箱相连电压不正常最终导致网卡工作不正常这种情况严重时甚至会击穿网卡上的控制芯片造成网卡的损坏。 干扰的情况很容易出现有时网卡和显卡由于插得太近也会产生干扰。干扰不严重时网卡能勉强工作数据通信量不大时用户往往感觉不到但在进行大数据量通信时在Windows98下就会出现“网络资源不足”的提示造成机器死机现象。 网卡的设置也将直接影响工作站的速度。电脑网卡的工作方式

可以为全双工和半双工当服务器、交换机、工作站工作状态不匹配如服务器、工作站网卡被设置为全双工状态而交换机、集线器等都工作在半双工状态时就会产生大量碰撞帧和一些FCS校验错误帧访问速度将变得非常慢从服务器上拷贝一个20MB的文件可能也需要510分钟

3.远程唤醒功能远程唤醒技术(WOL Wake-on-LAN)是由网卡配合其他软硬件可以通过局域网实现远程开机的一种技术无论被访问的计算机离我们有多远、处于什么位置只要处于同一局域网内就都能够被随时启动。这种技术非常适合具有远程网络管理要求的环境如果有这种要求在选购网卡时应注意是否具有此功能。 1实现远程唤醒的几个要点○

要实现远程唤醒那么被作为远程唤醒一方的电脑需要符合以下条件才行

首先要实现远程唤醒那么作为远程唤醒一方电脑中安装的网卡需要支持“WOL”功能才行。

其次需要电脑的主板也要支持远程唤醒才行一般PⅡ级以上的主板都支持这项功能

篇二详解网卡的工作原理

网卡工作原理

网卡的主要工作原理:发送数据时,计算机把要传输的数据并行写到网卡的缓存,网卡对要传输的数据进编码(10M以

太网使用曼切斯特码,100M以太网使用差分曼切斯特码),串行发到传输介质上.接收数据时,则相反。对于网卡而言每块网卡都有一个唯一的网络节点地址它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM只读存储芯片中的我们把它叫做MAC地址物理地址 且保证绝对不会重复。 MAC为48bit,前24比特由IEEE分配,是需要钱买的,后24bit由网卡生产厂家自行分配

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我们日常使用的网卡都是以太网网卡。 目前网卡按其传输速度来分可分为10M网卡、 10  100M自适应网卡以及千兆(1000M)网卡。如果只是作为一般用途如日常办公等比较适合使用10M网卡和10 100M自适应网卡两种。如果应用于服务器等产品领域就要选择千兆级的网卡。

一、 网卡的主要特点

网卡(Network Interface Card 简称NIC) 也称网络适配器是电脑与局域网相互连接的设备。无论是普通电脑还是高端服务器只要连接到局域网就都需要安装一块网卡。如果有必要一台电脑也可以同时安装两块或多块网卡。

电脑之间在进行相互通讯时数据不是以流而是以帧的方式进行传输的。我们可以把帧看做是一种数据包在数据包中不仅包含有数据信息而且还包含有数据的发送地、接收地信息和数据的校验信息。一块网卡包括OSI模型的两个

层――物理层和数据链路层。物理层定义了数据传送与接收所需要的电与光信号、线路状态、时钟基准、数据编码和电路等并向数据链路层设备提供标准接口。数据链路层则提供寻址机构、数据帧的构建、数据差错检查、传送控制、 向网络层提供标准的数据接口等功能。 Echo应答协议

网卡的功能主要有两个:一是将电脑的数据封装为帧并通过网线(对无线网络来说就是电磁波)将数据发送到网络上去;二是接收网络上其它设备传过来的帧并将帧重新组合成数据发送到所在的电脑中。网卡能接收所有在网络上传输的信号但正常情况下只接受发送到该电脑的帧和广播帧将其余的帧丢弃。然后传送到系统CPU做进一步处理。当电脑发送数据时网卡等待合适的时间将分组插入到数据流中。接收系统通知电脑消息是否完整地到达如果出现问题将要求对方重新发送。

注CSMA/CD带有冲突检测的载波侦听多路访问 CarrierSense Multiple Access/Col l ision Detect 参考《网络协议仿真教学系统通用版课件.chm》>MAC第一页以及动画。

总结网卡是工作在物理层和数据链路层的设备。它的主要作用1是封装以太网帧 2是进行数据编码。它发送帧的时候采用CSMA/CD协议接收帧的时候读取目的地址若与本网卡的MAC地址相同则接收否则丢弃。