Síťové karty

Počítačové sítě 2r.

Síťové karty

• Síťové rozhraní

  • je hranice mezi dvěma rozdílnými typy síťových médií.

  • Síťové rozhraní je adresovatelné , to znamená, že signál odeslaný po fyzickém médiu míří na určité rozhraní v síti.

Fyzická síťová rozhraní

• Karta síťového rozhraní – síťová karta (NIC – Network Interface Card) – typický příklad síťového rozhraní.

• Síťová karta vznikla jako reakce na potřebu sdílet data mezi několika počítači.

  • Liší se mezi sebou:

    • typem kabeláže

    • rychlostí přenosu

  • Síťová karta je složená:

    • Hardwaru

    • Firmwaru (softwarové rutiny uložené v permanentní paměti), který provádí funkce řízení logického spoje a řízení přístupu na média ve spojové vrstvě modelu OSI.

Fyzická síťová rozhraní

• Standardní rychlost přenosu je 10/100/1000 Mb/s, v současnosti se na trhu objevují karty o rychlosti v Gb/s.

Úlohou síťové karty je

• připravovat data z počítače pro síťový kabel

• posílat data do jiného počítače

• kontrolovat tok dat mezi počítačem a kabelovým systémem

• Síťová karta funguje na první a druhé vrstvě síťového modelu ISO/OSI

• Síťová karta komunikaci nikdy nemění , pouze zpracovává pakety či rámce. Zpracování komunikace je usměrňováno čipovou sadou na kartě, ale provádí ho centrální procesor počítače .

• Vstupní a výstupní operace jsou základní mírou výkonnosti . Hodně vytížená síťová karta (nebo karty) může spotřebovat všechny prostředky procesoru. Součástí některých moderních síťových karet a základních desek jsou speciálně upraveny čipy, které jsou schopné provést zpracování v TCP/IP zásobníku přímo v síťovém řadiči a odlehčit tak centrálnímu procesoru (technologie TCP offloading).

Konstrukce karty

• je rozdělená na dvě části:

  • první část tvoří chip karty , který komunikuje se sběrnicí PC (ISA nebo PCI), případná BootROM pro start po síti, paměť EEPROM , v které je uloženo nastavení karty (adresa, IRQ, unikátní MAC číslo), ta může být i integrována v chipu. Dále na kartě najdeme miniaturní transformátorek z 5V na 9V (spínaný zdroj) a optočleny pro vstupní a výstupní signál.

• druhá část karty je po elektrické stránce galvanicky oddělena od první části a vlastně od celého počítače, to nám umožňuje propojovat vzdálené počítače připojené k jinému el. rozvodu (jiné el. zásuvce v téže místnosti).

• Tato druhá část je napájena trasformátorkem a obsahuje vysílací a přijímací část karty . Vysílací a přijímané signály jsou odděleny optočleny.

Příprava dat

• Síťovým kabelem musí data procházet v jediném toku bitů a vždy jen v jednom směru. Počítač data buď posílá, nebo přijímá. Síťová karta vezme data přenášená paralelně jako skupinu a přestaví je tak, aby procházela přes jednobitovou sériovou cestu v síťovém kabelu.

• Toho se dosáhne převedením digitálních signálů počítače na elektrické a optické signály, které mohou být přenášeny síťovými kabely . Komponenta, který za tuto operaci odpovídá se jmenuje transceiver (transmitter/receiver - vysílač/přijímač).

Volby konfigurace a nastavení

Posílání a kontrola dat

• Předtím než síťová karta data skutečně pošle po síti, provede elektronický dialog s přijímací kartou, aby se obě karty dohodly na následujícím:

  • maximální velikost skupin dat, které budou posílány

  • množství dat, které bude odesláno před potvrzením

  • časové intervaly mezi odesíláním potvrzení

  • kolik dat mohou obě karty pojmout, než dojde k přeplnění

  • – rychlost přenosu dat

• Pokud musí komunikovat novější , rychlejší a vyspělejší karta se starším a pomalejším modelem, musí obě karty najít společnou přenosovou rychlost, kterou obě zvládnou. Obě karty pošlou té druhé signály označující její parametry a přijmou nebo se přizpůsobí parametrům karty. Po stanovení všech detailů pro komunikaci zahájí obě karty posílání a přijímání dat.

Přerušení (IRQ)

• Síťové karty mají často konfigurovatelné volby, které je potřeba nastavit, aby síťová karta správně fungovala.

• Zahrnují například:

  • přerušení

  • bázovou adresu vstupně/výstupního portu

  • transceiver

Sběrnice síťové karty

• Běžné síťové karty jsou dostupné v podobě integrovaných obvodů umístěných na:

  • základní desce počítače

  • kartách pro rozšiřující sběrnice

  • zařízeních schopných bezdrátového spojení

  • Rozšířené jsou také síťové karty pro přenosné počítače typu PCMCIA dnes je již přejmenován na PC Card.

  • Existují také přizpůsobení síťového adaptéru dostupné počítačové sběrnice je připojení přes USB port.

• Síťové karty se velice rychle vyvíjí. První rozšiřující síťové karty byly založené na sběrnici ISA, dnes se nejčastěji vyskytují externí karty s připojením na sběrnici PCI.

• Výkonné síťové karty používají rozhraní PCI-X. Jsou zpětně kompatibilní se sběrnici PCI, mají oproti PCI dvojnásobnou šířku sběrnice, její takt je čtyřikrát rychlejší, je možné je samostatně restartovat, přidávat či odebírat karty za běhu (důležité pro servery).

Logická síťová rozhraní

• Síťová rozhraní mají jak fyzickou, tak i logickou povahu.

• Logické síťové rozhraní je v podstatě softwarový modul, který emuluje hardwarové zařízení. Umí přijímat i posílat data po síti.

• Příkladem logického síťového rozhraní (virtuální rozhraní) je adaptér zpětné smyčky (loopback) – používá se pro testování správného fungování síťových operací, není dostupný z vnějšku systému.

• Pro protokol IP verze 4: 127.0.0.1

• Pro protokol IP verze 6: ::1

Fyzická adresa

• Síťovému rozhraní je přiřazená síťová adresa systému , poskytuje tak vstupně výstupní prostředek pro nasměrování dat a jejich odeslání sítí ven.

• Adresa síťového rozhraní slouží také k rozlišení jedné síťové karty od jiné .

• V síti typu Ethernet je fyzickou adresou 48bitové číslo zvané MAC adresa (Media Access Control), je obsažená v každé síťové kartě a přiřazují je kartám výrobci při jejich výrobě a jsou zapsány v paměti ROM .

• MAC adresa přidělená výrobcem je vždy celosvětově jedinečná .

• Z hlediska přidělování je rozdělena na dvě poloviny. O první polovinu musí výrobce požádat centrálního správce adresního prostoru a je u všech karet daného výrobce stejná

• Výrobce pak každé vyrobené kartě či zařízení přiřazuje jedinečnou hodnotu druhé poloviny adresy . Jednoznačnost velmi usnadňuje správu lokálních sítí – novou kartu lze zapojit a spolehnout se na to, že bude jednoznačně identifikována.

• Jednotlivé 8 bitové části MAC adresy jsou obvykle uváděny jako dvojice hexadecimálních číslic . Zápis 48 bitové adresy v binárním formátu (pomocí nul a jedniček) je zbytečně dlouhý , a proto se MAC adresy vyjadřují pomocí hexadecimálních číslic. Vždy jedna 4 bitová část je převedena na hexadecimální číslo.

• Seznam výrobců a přidělených rozsahu MAC adres:

• http://standards.ieee.org/develop/regauth/oui/oui.txt