網(wǎng)卡基礎(chǔ)知識(shí)（課堂PPT）

1、12022-3-922022-3-9網(wǎng)卡功能簡述 n網(wǎng)卡是工作在物理層的網(wǎng)路組件，是局域網(wǎng)中連接計(jì)算機(jī)和傳輸介質(zhì)的接口，不僅能實(shí)現(xiàn)與局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)之間的物理連接和電信號(hào)匹配，還涉及幀的發(fā)送與接收、幀的封裝與拆封、介質(zhì)訪問控制、數(shù)據(jù)的編碼與解碼以及數(shù)據(jù)緩存的功能等。 32022-3-9網(wǎng)卡功能詳解 n網(wǎng)卡上面裝有處理器和存儲(chǔ)器（包括RAM和ROM）。網(wǎng)卡和局域網(wǎng)之間的通信是通過電纜或雙絞線以串行傳輸方式進(jìn)行的。而網(wǎng)卡和計(jì)算機(jī)之間的通信則是通過計(jì)算機(jī)主板上的I/O總線以并行傳輸方式進(jìn)行。因此，網(wǎng)卡的一個(gè)重要功能就是要進(jìn)行串行/并行轉(zhuǎn)換。由于網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)率和計(jì)算機(jī)總線上的數(shù)據(jù)率并不相同，因此在網(wǎng)卡中

2、必須裝有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存的存儲(chǔ)芯片。 n在安裝網(wǎng)卡時(shí)必須將管理網(wǎng)卡的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序安裝在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)中。這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序以后就會(huì)告訴網(wǎng)卡，應(yīng)當(dāng)從存儲(chǔ)器的什么位置上將局域網(wǎng)傳送過來的數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)下來。網(wǎng)卡還要能夠?qū)崿F(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議 42022-3-9n網(wǎng)卡并不是獨(dú)立的自治單元，因?yàn)榫W(wǎng)卡本身不帶電源而是必須使用所插入的計(jì)算機(jī)的電源，并受該計(jì)算機(jī)的控制。因此網(wǎng)卡可看成為一個(gè)半自治的單元。當(dāng)網(wǎng)卡收到一個(gè)有差錯(cuò)的幀時(shí)，它就將這個(gè)幀丟棄而不必通知它所插入的計(jì)算機(jī)。當(dāng)網(wǎng)卡收到一個(gè)正確的幀時(shí)，它就使用中斷來通知該計(jì)算機(jī)并交付給協(xié)議棧中的網(wǎng)絡(luò)層。當(dāng)計(jì)算機(jī)要發(fā)送一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，它就由協(xié)議棧向下交給網(wǎng)卡組裝成幀后發(fā)送到局域

3、網(wǎng)。 n隨著集成度的不斷提高，網(wǎng)卡上的芯片的個(gè)數(shù)不斷的減少，雖然現(xiàn)在個(gè)廠家生產(chǎn)的網(wǎng)卡種類繁多，但其功能大同小異。 52022-3-9網(wǎng)卡的主要功能有以下五個(gè) 代表固定的網(wǎng)絡(luò)地址n在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)，必須確定數(shù)據(jù)從哪臺(tái)計(jì)算機(jī)來，到哪臺(tái)計(jì)算機(jī)去，如何標(biāo)識(shí)這些計(jì)算機(jī)呢？這就要靠網(wǎng)卡的物理地址來標(biāo)識(shí)。n數(shù)據(jù)從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)搅硗庖慌_(tái)計(jì)算機(jī)時(shí)，也就是從一塊網(wǎng)卡傳輸?shù)搅硪粔K網(wǎng)卡，即從源網(wǎng)絡(luò)地址傳輸?shù)侥康木W(wǎng)絡(luò)地址。n以太網(wǎng)網(wǎng)卡的物理地址(Ethernet Address)是由十六進(jìn)制數(shù)表示的、長度為6個(gè)字節(jié)的一組數(shù)字。nIEEE802標(biāo)準(zhǔn)為每個(gè)網(wǎng)卡規(guī)定了一個(gè)6個(gè)字節(jié)48位的全局地址，它是站點(diǎn)的全球唯一的標(biāo)識(shí)符

4、，與其物理位置無關(guān)。MAC地址（物理地址）nMAC地址的前3個(gè)字節(jié)（高24位）由IEEE統(tǒng)一分配給廠商，低24位由廠商分配給每一塊網(wǎng)卡。所有廠商生產(chǎn)的所有網(wǎng)卡，物理地址絕對(duì)不會(huì)相同。n網(wǎng)卡地址也是稱為網(wǎng)卡的物理地址，可以認(rèn)為就是該網(wǎng)卡所在站點(diǎn)的MAC地址。62022-3-9n 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)送到網(wǎng)線上n網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)的方式與計(jì)算機(jī)內(nèi)部處理數(shù)據(jù)的方式是不相同的，它必須遵從一定的數(shù)據(jù)格式(通信協(xié)議)。當(dāng)計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)卡上時(shí)，網(wǎng)卡會(huì)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可處理的字節(jié)，那樣才能將數(shù)據(jù)送到網(wǎng)線上，網(wǎng)絡(luò)上其它的計(jì)算機(jī)才能處理這些數(shù)據(jù)。n 接收數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式n在網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)卡的工作是雙重的：一方面它

5、將本地計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式后送入網(wǎng)絡(luò)；另一方面它負(fù)責(zé)接收網(wǎng)絡(luò)上傳過來的數(shù)據(jù)包，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行與發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)相反的轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)通過主板上的總線傳輸給本地計(jì)算機(jī)72022-3-9n（3）數(shù)據(jù)的封裝與解封n發(fā)送時(shí)將上一層交下來的數(shù)據(jù)加上首部和尾部，成為以太網(wǎng)的幀。接收時(shí)將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊?，然后送交上一層；n （4）鏈路管理n主要是CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection ，帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問）協(xié)議的實(shí)現(xiàn)； n （5）編碼與譯碼n即曼徹斯特編碼與譯碼。 82022-3-9曼徹斯特編碼 n曼徹斯特編碼（Ma

6、nchester Encoding），也叫做相位編碼(PE)，是一個(gè)同步時(shí)鐘編碼技術(shù)，被物理層使用來編碼一個(gè)同步位流的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)。曼徹斯特編碼被用在以太網(wǎng)媒介系統(tǒng)中。曼徹斯特編碼提供一個(gè)簡單的方式給編碼簡單的二進(jìn)制序列而沒有長的周期沒有轉(zhuǎn)換級(jí)別，因而防止時(shí)鐘同步的丟失，或來自低頻率位移在貧乏補(bǔ)償?shù)哪M鏈接位錯(cuò)誤。在這個(gè)技術(shù)下，實(shí)際上的二進(jìn)制數(shù)據(jù)被傳輸通過這個(gè)電纜，不是作為一個(gè)序列的邏輯1或0來發(fā)送的。相反地，這些位被轉(zhuǎn)換為一個(gè)稍微不同的格式，它通過使用直接的二進(jìn)制編碼有很多的優(yōu)點(diǎn)。 92022-3-9一、網(wǎng)卡的分類n隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為了滿足各種應(yīng)用環(huán)境和應(yīng)用層次的需求，出現(xiàn)了許多

7、不同類型的網(wǎng)卡，網(wǎng)卡的劃分標(biāo)準(zhǔn)也因此出現(xiàn)了多樣化，下面我們就對(duì)目前市面上主流的網(wǎng)卡分類情況進(jìn)行一下瀏覽 102022-3-91. 按總線接口類型分 n按網(wǎng)卡的總線接口類型來分我們一般可分為早期的ISA接口網(wǎng)卡、PCI接口網(wǎng)卡。目前在服務(wù)器上PCI-X總線接口類型的網(wǎng)卡也開始得到應(yīng)用，筆記本電腦所使用的網(wǎng)卡是PCMCIA接口類型的 112022-3-9（1）ISA總線網(wǎng)卡 nISA插槽是基于ISA總線（Industrial Standard Architecture，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線）的擴(kuò)展插槽，其顏色一般為黑色，比PCI接口插槽要長些，位于主板的最下端。其工作頻率為8MHz左右，為16位插槽，

8、最大傳輸率16MB/sec，可插接顯卡，聲卡，網(wǎng)卡以及所謂的多功能接口卡等擴(kuò)展插卡。其缺點(diǎn)是CPU資源占用太高，數(shù)據(jù)傳輸帶寬太小，是已經(jīng)被淘汰的插槽接口。PCI和ISA的區(qū)別122022-3-9如圖1132022-3-9（2）PCI總線網(wǎng)卡 n這種總線類型的網(wǎng)卡在當(dāng)前的臺(tái)式機(jī)上相當(dāng)普遍，也是目前最主流的一種網(wǎng)卡接口類型。因?yàn)樗腎/O速度遠(yuǎn)比ISA總線型的網(wǎng)卡快（ISA最高僅為33MB/s，而目前的PCI 2.2標(biāo)準(zhǔn)32位的PCI接口數(shù)據(jù)傳輸速度最高可達(dá)133MB/s），所以在這種總線技術(shù)出現(xiàn)后很快就替代了原來老式的ISA總線。它通過網(wǎng)卡所帶的兩個(gè)指示燈顏色初步判斷網(wǎng)卡的工作狀態(tài)。目前能在市面

9、上買到的網(wǎng)卡基本上是這種總線類型的網(wǎng)卡，一般的PC機(jī)和服務(wù)器中也提供了好幾個(gè)PCI總線插槽，基本上可以滿足常見PCI適配器（包括顯示卡、聲卡等，不同的產(chǎn)品利用金手指的數(shù)量是不同的）安裝。目前主流的PCI規(guī)范有PCI2.0、PCI2.1和PCI2.2三種，PC機(jī)上用的32位PCI網(wǎng)卡，三種接口規(guī)范的網(wǎng)卡外觀基本上差不多（主板上的PCI插槽也一樣）.142022-3-9如圖2152022-3-9（3）PCI-X總線網(wǎng)卡 nPCI-X接口是并連的PCI總線（Peripheral Components Interconnect）的更新版本，仍采用傳統(tǒng)的總線技術(shù)，不過有更多數(shù)量的接線針腳， 同時(shí)，如前所

10、述的所有的連接裝置會(huì)共享所有可用的頻寬。 n與原先PCI接口所不同的是：一改過去的32位，PCI-X采用64位寬度來傳送數(shù)據(jù)，所以頻寬自動(dòng)就倍增兩倍，而擴(kuò)充槽的長度當(dāng)然就不可避免 的加大了，除此之外，其余的包含傳輸通訊協(xié)議、訊號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)的接頭格式都一并兼容，好處是3.3伏特的32位PCI適配卡可以用在PCI-X擴(kuò)充槽上，當(dāng)然如果 你愿意，也可以將64位PCI-X適配卡接在32位PCI擴(kuò)充槽上，不過，頻寬速度將會(huì)大減162022-3-9如圖4172022-3-9n但目前因受到Intel新總線標(biāo)準(zhǔn)PCI-Express的排擠，是否能最終流行還是未知之?dāng)?shù)，因?yàn)橛蒊ntel提出，由PCI-SIG（PCI

11、特殊興趣組織）頒布的PCI-Express無論在速度上，還是結(jié)構(gòu)上都比PCI-X總線要強(qiáng)許多。目前Intel的i875P芯片組已提供對(duì)PCI-Express總線的支持，有專家分析預(yù)計(jì)將在明年底逐步普及這一新的總線接口。它將取代PCI和現(xiàn)行的AGP接口，最終實(shí)現(xiàn)內(nèi)部總線接口的統(tǒng)一 182022-3-9（4）PCMCIA總線網(wǎng)卡n這種總類型的網(wǎng)卡是筆記本電腦專用的，它受筆記本電腦的空間限制，體積遠(yuǎn)不可能像PCI接口網(wǎng)卡那么大。隨著筆記本電腦的日益普及，這種總線類型的網(wǎng)卡目前在市面上較為常見，很容易找到，而且現(xiàn)在生產(chǎn)這種總線型的網(wǎng)卡的廠商也較原來多了許多。PCMCIA總線分為兩類，一類為16位的PC

12、MCIA，另一類為32位的CardBus。nCardBus是一種用于筆記本計(jì)算機(jī)的新的高性能PC卡總線接口標(biāo)準(zhǔn)，就像廣泛地應(yīng)用在臺(tái)式計(jì)算機(jī)中的PCI總線一樣。該總線標(biāo)準(zhǔn)與原來的PC卡標(biāo)準(zhǔn)相比，具有以下的優(yōu)勢：第一，32位數(shù)據(jù)傳輸和33MHz操作。CardBus快速以太網(wǎng)PC卡的最大吞吐量接近90 Mbps，而16位快速以太網(wǎng)PC卡僅能達(dá)到20-30 Mbps。第二，總線自主。使PC卡可以獨(dú)立于主CPU，與計(jì)算機(jī)內(nèi)存間直接交換數(shù)據(jù)，這樣CPU就可以處理其它的任務(wù)。第三，3.3V供電，低功耗。提高了電池的壽命，降低了計(jì)算機(jī)內(nèi)部的熱擴(kuò)散，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。第四，后向兼容16位的PC卡。老式以太網(wǎng)和

13、Modem設(shè)備的PC卡仍然可以插在CardBus插槽上使用。n圖5所示的是一款16位的PCMCIA網(wǎng)卡和一款32位的CardBus筆記本電腦網(wǎng)卡示意圖。192022-3-9如圖5202022-3-9（5）USB接口網(wǎng)卡 n作為一種新型的總線技術(shù)，USB（Universal Serial Bus，通用串行總線）已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)、掃描儀、Modem、音箱等各種設(shè)備。由于其傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的并行口和串行口，設(shè)備安裝簡單并且支持熱插拔。USB設(shè)備一旦接入，就能夠立即被計(jì)算機(jī)所承認(rèn)，并裝入任何所需要的驅(qū)動(dòng)程序，而且不必重新啟動(dòng)系統(tǒng)就可立即投入使用。當(dāng)不再需要某臺(tái)設(shè)備時(shí)，可以隨時(shí)將其

14、拔除，并可再在該端口上插入另一臺(tái)新的設(shè)備，然后，這臺(tái)新的設(shè)備也同樣能夠立即得到確認(rèn)并馬上開始工作，所以越來越受到廠商和用戶的喜愛。USB這種通用接口技術(shù)不僅在一些外置設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用，如Modem、打印機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等，在網(wǎng)卡中也不例外。圖6所示為D-Link DSB-650TX USB接口的網(wǎng)卡示意圖。212022-3-9如圖6222022-3-9（1）. RJ-45接口網(wǎng)卡 n這是最為常見的一種網(wǎng)卡，也是應(yīng)用最廣的一種接口類型網(wǎng)卡，這主要得益于雙絞線以太網(wǎng)應(yīng)用的普及。因?yàn)檫@種RJ-45接口類型的網(wǎng)卡就是應(yīng)用于以雙絞線為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)中，它的接口類似于常見的電話接口RJ-11，但RJ-4

15、5是8芯線，而電話線的接口是4芯的，通常只接2芯線（ISDN的電話線接4芯線）。在網(wǎng)卡上還自帶兩個(gè)狀態(tài)批示燈，通過這兩個(gè)指示燈顏色可初步判斷網(wǎng)卡的工作狀態(tài)，如圖7所示的是兩款RJ-45接口的網(wǎng)卡示意圖。 232022-3-9如圖7242022-3-9n圖7所示的是臺(tái)式機(jī)所用的PCI總線類型RJ-45以太網(wǎng)卡，筆記本專用的PCMCIA總線接口的網(wǎng)卡，因其結(jié)構(gòu)限制，所以通常不直接提供RJ-45接口，而是通過一條轉(zhuǎn)接線來提供的，如圖8左圖所示的是一款筆記本專用的PCMCIA雙絞線以太網(wǎng)卡和轉(zhuǎn)接線。不過也有一些PCMCIA筆記本專用網(wǎng)卡直接提供RJ-45以太網(wǎng)卡，如圖8右圖所示 252022-3-9如

16、圖8262022-3-9（2）BNC接口網(wǎng)卡n這種接口網(wǎng)卡對(duì)應(yīng)用于用細(xì)同軸電纜為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)或令牌網(wǎng)中，目前這種接口類型的網(wǎng)卡較少見，主要因?yàn)橛眉?xì)同軸電纜作為傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)就比較少。圖9所示的是兩款總線接口分別為ISA和PCI的BNC接口網(wǎng)卡。272022-3-9如圖9282022-3-9（3）AUI接口網(wǎng)卡 n這種接口類型的網(wǎng)卡對(duì)應(yīng)用于以粗同軸電纜為傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng)或令牌網(wǎng)中，這種接口類型的網(wǎng)卡目前更是很少見，因?yàn)橛么滞S電纜作為傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)更是少上加少 292022-3-9如圖10302022-3-9（4）FDDI接口網(wǎng)卡 n這種接口的網(wǎng)卡是適應(yīng)于FDDI網(wǎng)絡(luò)中，這種網(wǎng)絡(luò)具有100M

17、bps的帶寬，但它所使用的傳輸介質(zhì)是光纖，所以這種FDDI接口網(wǎng)卡的接口也是光模接口的。隨著快速以太網(wǎng)的出現(xiàn)，它的速度優(yōu)越性已不復(fù)存在，但它須采用昂貴的光纖作為傳輸介質(zhì)的缺點(diǎn)并沒有改變，所以目前也非常少見 312022-3-9如圖11322022-3-9n這種接口類型的網(wǎng)卡是應(yīng)用于ATM光纖（或雙絞線）網(wǎng)絡(luò)中。它能提供物理的傳輸速度達(dá)155Mbps，圖12分別是兩款接口不一樣（分別為MMF-SC 光接口 或RJ45電接口 ）的ATM網(wǎng)卡產(chǎn)品示意圖 332022-3-9如圖12342022-3-93. 按帶寬劃分 n隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)帶寬也在不斷提高，但是不同帶寬的網(wǎng)卡所應(yīng)用的環(huán)境也有所不

18、同，當(dāng)然價(jià)格也完全不一樣了，為此我們有必要對(duì)網(wǎng)卡的帶寬作進(jìn)一步了解。n目前主流的網(wǎng)卡主要有10Mbps網(wǎng)卡、100Mbps以太網(wǎng)卡、10Mbps/100Mbps自適應(yīng)網(wǎng)卡、1000Mbps千兆以太網(wǎng)卡四種。352022-3-9（1）10Mbps網(wǎng)卡 n10Mbps網(wǎng)卡主要是比較老式、低檔的網(wǎng)卡。它的帶寬限制在10Mbps，這在當(dāng)時(shí)的ISA總線類型的網(wǎng)卡中較為常見，目前PCI總線接口類型的網(wǎng)卡中也有一些是10Mbps網(wǎng)卡，不過目前這種網(wǎng)卡已不是主流。這類事寬的網(wǎng)卡僅適應(yīng)于一些小型局域網(wǎng)或家庭需求，中型以上網(wǎng)絡(luò)一般不選用，但它的價(jià)格比較便宜，一般僅幾十元 362022-3-9（2）100Mbps網(wǎng)卡 n100Mbps網(wǎng)卡在目前來說是一種技術(shù)比較先進(jìn)的網(wǎng)卡，它的傳輸I/O帶寬可達(dá)到100Mbps，這種網(wǎng)卡一般用于骨干網(wǎng)絡(luò)中。目前這種帶寬的網(wǎng)卡在市