Функції і характеристики мережевих адаптерів

Мережевий адаптер (Network Interface Card, NIC) разом зі своїм драйвером реалізує другий, канальний рівень моделі відкритих систем в кінцевому вузлі мережі — комп'ютері. Більш точно, в мережній операційній системі пара адаптер і драйвер виконує тільки функції фізичного та МАС-рівнів, в той час як LLC-рівень зазвичай реалізується модулем операційної системи, єдиним для всіх драйверів мережевих адаптерів. Власне так воно і повинно бути у відповідності з моделлю стека протоколів IEEE 802. Наприклад, в ОС Windows NT рівень LLC реалізується в модулі NDIS, загальному для всіх драйверів мережевих адаптерів, незалежно від того, яку технологію підтримує драйвер. Мережевий адаптер разом з драйвером виконують дві операції: передачу і прийом кадру.

Передача кадру з комп'ютера кабель складається з наведених нижче етапів (деякі можуть бути відсутніми, в залежності від прийнятих методів кодування).

Прийом кадру даних LLC через міжрівневий інтерфейс разом з адресною інформацією МАС-рівня. Зазвичай взаємодія між протоколами всередині комп'ютера відбувається через буфери, розташовані в оперативній пам'яті. Дані для передачі в мережу поміщаються в ці буфери протоколами верхніх рівнів, які витягають їх з дискової пам'яті або з файлового кеша з допомогою підсистеми вводу/виводу операційної системи.

Оформлення кадру даних МАС-рівня, який інкапсулюється кадр LLC (з відкинутими прапорами 01111110). Заповнення адрес призначення і джерела, обчислення контрольної суми.

Формування символів кодів при використанні надлишкових кодів типу 4В/5В.

Скрэмблирование кодів для отримання більш рівномірного спектру сигналів. Цей етап використовується не у всіх протоколах — наприклад, технологія Ethernet 10 Мбіт/с обходиться без нього.

Видача сигналів в кабель згідно з прийнятим лінійним кодом — манчестерським, NRZI, MLT-3 і т. п.

Прийом кадру з кабелю в комп'ютер включає наступні дії.

Прийом з кабелю сигналів, що кодують бітовий потік.

Виділення сигналів на фоні шуму. Цю операцію можуть виконувати різні спеціалізовані мікросхеми або сигнальні процесори DSP. В результаті в приймачі адаптера утворюється деяка бітова послідовність, з великим ступенем ймовірності збігається з тією, яка була послана передавачем. Якщо дані перед відправкою в кабель піддавалися скрэмблированию, то вони пропускаються через дескрэмблер, після чого в адаптері відновлюються символи коду, послані передавачем.

Перевірка контрольної суми кадру. Якщо вона неправильна, то кадр відкидається, а через міжрівневий інтерфейс наверх, протоколу LLC передається відповідний код помилки. Якщо контрольна сума вірна, то з MAC-кадру витягується кадр LLC і передається через міжрівневий інтерфейс наверх, протоколу LLC. Кадр LLC поміщається в буфер оперативної пам'яті. Розподіл обов'язків між мережним адаптером і його драйвером стандартами не визначається, тому кожен виробник вирішує це питання самостійно. Зазвичай мережеві адаптери діляться на адаптери для клієнтських комп'ютерів і адаптери для серверів.

В адаптерах для клієнтських комп'ютерів значна частина роботи перекладається на драйвер, тим самим адаптер виявляється простіше і дешевше. Недоліком такого підходу є висока ступінь завантаження центрального процесора комп'ютера рутинними роботами по передачі кадрів з оперативної пам'яті комп'ютера в мережу. Центральний процесор змушений займатися цією роботою замість виконання прикладних завдань користувача.

Поэтому адаптеры, предназначенные для серверов, обычно снабжаются собственными процессорами, которые самостоятельно выполняют большую часть работы по передаче кадров из оперативной памяти в сеть и в обратном направлении. Прикладом такого адаптера може служити мережевий адаптер SMS Ether Power з вбудованим процесором Intel i960.

В залежності від того, який протокол реалізує адаптер, адаптери діляться на Ethernet-адаптери, Token Ring-адаптери, FDDI-адаптери і т. д. Так як протокол Fast Ethernet дозволяє за рахунок процедури автопереговоров автоматично вибрати швидкість роботи мережевого адаптера в залежності від можливостей концентратора, то багато адаптери Ethernet сьогодні підтримують дві швидкості роботи і мають у своїй назві приставку 10/100. Це властивість деякі виробники називають авточувствителъностъю.

Мережевий адаптер перед установкою в комп'ютер необхідно конфігурувати. При конфігуруванні адаптера зазвичай задаються номер переривання IRQ, використовуваного адаптером, номер каналу прямого доступу до пам'яті DMA (якщо адаптер підтримує режим DMA) і базовий адрес портів вводу/виводу.

Якщо мережевий адаптер, апаратура комп'ютера операційна система підтримує стандарт Plug-and-Play, то конфігурування адаптера і його драйвера здійснюється автоматично. В іншому випадку потрібно спочатку настроїти мережевий адаптер, а потім повторити параметри конфігурації для драйвера. У загальному випадку, деталі процедури конфігурування мережевого адаптера і його драйвера багато в чому залежать від виробника адаптера, а також від можливостей шини, для якої розроблено адаптер. Графічне та структурний опис мережевих адаптерів і їх роз'ємів представлено в таблиці 2 (Див. Додаток 3)